生态系统多功能性（EMF）是生态系统同时提供多种功能与服务的能力的综合指标，对评估生态系统价值及其管理至关重要。湖滨湿地是特殊生态系统，具有碳汇和气候调节能力，可以提供多种生态系统功能与服务，在维持人类福祉方面发挥着不可替代的作用。然而，受气候干旱加剧影响，湖滨湿地功能易退化，但不同气候背景下生物多样性与生态系统多功能性的关系尚不清楚。此外，关于湿地生态系统中生态系统多功能性如何受区域尺度气候干旱度调控，以及植物与微生物多样性如何共同调节生态系统多功能性，仍缺乏系统认识。因此，本研究通过比较干旱梯度下湖滨湿地多功能的变化，综合评估植物多样性与土壤微生物多样性对生态系统多功能性的影响，并结合土壤与气候因子解析其跨尺度协同调控机制。
研究团队在内蒙古高原选取了15个天然湖泊湖滨湿地，采用1－AI指标衡量各采样点的干旱程度，分为干旱区（N=7)和半干旱区（N=8），根据植物群落组成差异，在15处湖滨湿地共设置64个野外调查样地，进行植物与土壤样品的采集。
研究发现湖滨湿地的各单项功能指标对气候干旱响应强烈，且干旱区与半干旱区之间存在显著差异。地上生物量（AGB）、土壤有效磷（AP）、N2O通量、土壤碱性磷酸酶（S_AKP）、土壤有机碳（SOC）和全氮（TN）均随干旱加剧显著下降，而CO₂通量则升高。地下生物量（BGB）在干旱区随干旱增加而升高，在半干旱区则随干旱增加而降低。植物氮、磷含量在干旱区随干旱增加而下降，但在半干旱区则随干旱增加而升高（图1a）。EMF在干旱区和半干旱区均沿气候干旱梯度显著下降（图1b），且半干旱湿地的EMF水平显著高于干旱湿地（图1c）。多阈值法同样验证了 EMF 随干旱增强而一致下降的趋势（图1d、e）。
图 1 湖滨湿地功能指标与生态系统多功能性对气候干旱增强的响应。(a) 干旱区与半干旱区湖滨湿地各功能指标对气候干旱的响应。(b) 湖滨湿地生态系统多功能性（平均法）沿气候干旱梯度的变化。(c) 干旱区与半干旱区生态系统多功能性的差异。(d,e) 干旱区与半干旱区分别在多阈值下沿气候干旱梯度的生态系统多功能性变化。
在干旱区，植物多样性对干旱度没有显著响应。相反，在半干旱区，植物的物种多样性与系统发育多样性在α和β两个尺度上均随干旱增强而显著下降。微生物多样性对干旱的响应不一致。在干旱区，细菌和真菌多样性总体随干旱增强而升高：分类多样性（Simpson）与系统发育多样性（MPD）的α多样性均显著上升；而β多样性（Bray–Curtis、βMPD）对干旱无显著响应。然而在半干旱区，仅真菌 Simpson 多样性随干旱加剧而增加，而细菌与真菌的MPD均随干旱加剧显著下降。在区域尺度上，半干旱区细菌的Bray–Curtis与βMPD均随干旱加剧而降低（图2）。
图 2 干旱区与半干旱区湖滨湿地中，植物、细菌和真菌的 α 多样性与 β 多样性对气候干旱的响应。植物、细菌与真菌的 Simpson 指数和平均成对距离（MPD）的 α 多样性（a）与 β 多样性(b）。
植物和微生物多样性均与EMF显著相关，但其相对重要性因地区而异（图3a、b）。在干旱区，微生物多样性是主要驱动因素，而在半干旱区，植物α多样性显著增强EMF。此外，在半干旱区，植物和细菌β多样性显著提高EMF，但在干旱区无效，仅真菌βMPD 与EMF呈正相关。非生物因子同样发挥关键作用。干旱度持续限制EMF，而最干季降水量（PDQ）在半干旱区促进EMF（图3c）。在干旱区，EMF主要受年温差（TAR）限制；在半干旱区，最湿季平均温度（TWeQ）是主要抑制因素。两区域中，土壤含水量促进EMF，而土壤pH抑制EMF（图3d）。
图 3 湖滨湿地中生物多样性（植物、细菌、真菌）、气候、土壤因子与生态系统多功能性（EMF）之间的关系。植物、细菌与真菌的 Simpson 指数和平均成对距离（MPD）的 α 多样性（a）与 β 多样性（b），以及气候因子（c）和土壤因子（d）对 EMF 的效应大小。
随机森林分析表明，在干旱区，微生物Simpson多样性、微生物βMPD、土壤含水量和气候干旱度是EMF最重要的预测因子（图4a）。在半干旱区，EMF 主要由气候干旱度、土壤pH、土壤含水量以及植物α和β多样性解释（图4b）。
图 4 湖滨湿地生态系统多功能性（EMF）的主要预测因子。在干旱区（a）和半干旱区（b）湖滨湿地中，生物多样性、气候与土壤因子对 EMF 的随机森林预测重要性（均方误差增加的百分比）。
结构方程模型进一步阐明了在干旱区，干旱度和植物α多样性通过影响微生物α多样性而间接作用于EMF（图5a、c）。在半干旱区，干旱度先降低植物α多样性，随后影响β多样性并最终限制EMF（图5b、d）。
图 5 湖滨湿地生态系统多功能性（EMF）的直接与间接驱动因素。(a) 干旱区。(b) 半干旱区。(c, d) 分别为干旱区与半干旱区中，气候、土壤、植物与微生物 α 与 β 多样性对 EMF 的标准化直接、间接与总效应。
本研究系统揭示了湖滨湿地在气候干旱梯度下植物—微生物—土壤多功能性的级联调控机制。研究主要揭示了：（1）气候干旱梯度是驱动湖滨湿地生态系统多功能性变化的关键因素，干旱区与半干旱区呈现显著差异；（2）在干旱区，土壤微生物多样性（如微生物Simpson多样性与βMPD）对多功能性的贡献高于植物多样性，而在半干旱区植物多样性作用更突出；（3）湿地管理与恢复应同时关注植物与微生物多样性，且在干旱增强背景下需强化对微生物多样性的保护与恢复。
原文信息：Xu, Z., Liu, H., Wen, L., Cao, X.-A., Kou, X., Liang, C., Liang, M., & Wang, L. (2026). Aridity amplifies soil microbial influences and dampens plant diversity effects on lakeshore wetland multifunctionality. Journal of Ecology, 114, e70301.
原文链接：https://doi.org/10.1111/1365-2745.70301
第一作者为388vip太阳集团在站博士后徐智超，通讯作者为王立新教授和梁茂伟研究员，388vip太阳集团为第一完成单位。本研究得到国家自然科学基金（32271656、32460288、32160279）等项目资助。
（初审：李子豪 复审：张庆 终审：胡利春）
