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草原生产力形成与调控机制专辑

来源：花匠小妙招时间：2025-05-17 07:34

《科学通报》2025年第11期出版“草原生产力形成与调控机制专辑”，收录14篇文章，欢迎阅读！

编者按

草原作为全球面积最大的陆地生态系统，不仅有生物多样性保护、水土保持与气候调节等生态功能，还为人类提供了丰富的农畜食品；草原在维护我国生态安全、边疆稳定、民族团结和促进经济社会可持续发展与农牧民增收等方面具有基础性、战略性作用。草原生产力是草原生态和生产功能发挥的基石，是由生物群落结构和能量流动过程决定的，包括第一性生产力（植物生产）和第二性生产力（动物生产）。第一性生产力是植被通过光合作用直接将太阳能转化为有机物质的过程，而第二性生产力主要指草食动物对植被固定有机物的摄取、消化吸收及其在生态系统内的能量传递与转化过程。植被的初级生产为草食动物提供能量，而草食动物的采食、踩踏和排泄又通过影响土壤养分和植被更新，形成互为影响的正负反馈调控机制，从而保证了生态系统的稳定与持续生产力。

第一性生产力是草原生态系统能量输入的基础，主要依赖植被利用光合作用固定太阳能。植物群落中优势物种的主导效应（Dominant effect）和多物种间的互补效应（Complementarityeffect）共同驱动着第一性生产力的提升与稳定，因此，草原第一性生产力的内部构成主要包含多个要素：群落的水平和垂直空间分布格局、优势种生产潜力、物种再生能力等。群落的水平和垂直空间分布格局能够显著影响植物对光、水分、养分等的获取效率，而优势种的生产潜力和再生能力很大程度上决定了群落对所获取资源的利用效率。草原第一性生产力受到多种环境因子的制约和调控：光照和温度直接影响光合作用过程和效率；水分不仅是光合作用必需原料，也是土壤中养分溶解和输送的重要介质，极端干旱或降水时空分布会显著影响草原植被生长；另外，氮磷钾等土壤养分的供给也直接决定了植物对环境资源的利用效率，土壤有机质和微生物活性则进一步影响了养分的矿化和再分配，从而限制了第一性生产力。

第二性生产力主要涉及草食动物对植被固定有机物的摄取与消化吸收利用，这一过程不仅体现了能量在食物链中的传递效率，同时也显著影响着草原生态系统的结构与功能。草食动物利用选择性采食和高效的营养转化形成第二性生产力，同时在采食、踩踏和排泄过程中，直接影响了植物群落的组成、空间分布和植物再生速度，形成了反馈调控机制。另外，草食动物在应对气候极端事件方面具有双重作用：一方面，其活动可以缓冲气候冲击对植被的直接影响，另一方面，不合理的家畜放牧则可能加剧生态系统脆弱性。因此，科学合理的第二性生产力调控对维持草原生态系统健康具有重要意义。

早期对草原生产力形成与调控机制的研究主要依赖局地实验和短期调查，对大尺度和多维度草原生产力调控机制认识不足。随着试验基地网络化和实验设计与生态模型的不断完善，使得从更大范围内的系统角度解析草原能量传递与营养循环机制成为可能。控制变量法实验揭示了气候变化以及营养因子对生产力的影响及其之间的交互作用，大生态模型构建实现了生产力时空动态和对气候变化响应的定量预测。利用遥感、地理信息系统和大数据技术，草原生产力调控机制研究可向跨尺度、多因子耦合方向发展。

草原生态系统土壤、植物、微生物和动物等各组分紧密相连、相互依存，草原生产力形成的基础在于其内在关系网络的稳定性和坚韧性。草原生产力的形成与调控机制研究包括：通过优化草原生物群落结构和功能，确定草原生产力的生物构件和影响因素，阐明第一性生产力和第二性生产力的调节反馈机制，明确草原生产和生态功能协同科学原理和技术基础等。在全球气候变化和草原退化不断加剧的背景下，深入剖析“土-草-畜”协同耦合提升草地生产力和气候韧性的关键机理，运用草学、生态学、畜牧学等多学科交叉技术手段，研发促进草原生产与生态功能的协同技术，实现草原生态系统健康和可持续发展。

本专辑是在国家自然科学基金重大项目“草原生产力形成与调控机制”资助下，收集草原系统生产力（即以植物生产为主的第一性生产力和以家畜生产为主的第二性生产力）形成、土-草-畜互作调控、生产与碳汇功能协同等方面研究的阶段性成果，展示跨区域与多学科交叉研究进展，为草原生态系统健康管理提供科学基础，服务国家草原生态文明建设。

特邀编辑