全球變化和人類活動(dòng)引起的生物多樣性喪失將會(huì)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)功能產(chǎn)生諸多不利影響, 如生產(chǎn)力下降、養(yǎng)分循環(huán)失衡等。因此，始于20世紀(jì)90年代的生物多樣性與生態(tài)系統(tǒng)功能研究一直是生態(tài)學(xué)界關(guān)注的熱點(diǎn)。早期的大量研究多關(guān)注地上植物屬性（如物種數(shù)量、物種質(zhì)量、物種間親緣關(guān)系）及其與環(huán)境因子相互作用等如何影響生態(tài)系統(tǒng)單一功能（如生產(chǎn)力）。然而，只考慮了生物多樣性對(duì)單一生態(tài)過程的影響，忽視了生態(tài)系統(tǒng)同時(shí)提供多項(xiàng)功能和服務(wù)的事實(shí)，往往會(huì)低估生物多樣性對(duì)生態(tài)系統(tǒng)功能的作用。不僅是地上植物多樣性，地球上很大一部分生物隱藏在地下, 土壤生物類群幾乎參與了所有的生物地球化學(xué)過程并在其中扮演了關(guān)鍵的角色。目前，地上-地下生物多樣性如何共同影響森林生態(tài)系統(tǒng)多重功能的機(jī)制尚不清楚。
鑒于此，中科院森林生態(tài)與管理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)成員原作強(qiáng)、王緒高、張曉珂和李慧等以長(zhǎng)白山闊葉紅松林為研究對(duì)象，依托25 ha長(zhǎng)期固定監(jiān)測(cè)樣地， 測(cè)定了森林生產(chǎn)力、植物/土壤碳庫(kù)、土壤/凋落物持水能力、種子/凋落物產(chǎn)量等8種生態(tài)系統(tǒng)功能，綜合運(yùn)用均值法、多閾值法（50%，75%和95%）和單功能法度量了生態(tài)系統(tǒng)的多功能性，分析了植物多樣性、林分結(jié)構(gòu)、樹種性狀組成和土壤微生物（細(xì)菌、真菌和線蟲）對(duì)生態(tài)系系統(tǒng)功能的直接和交互影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：盡管8種單一功能受到不同因子的驅(qū)動(dòng)，森林多重功能與木本植物譜系多樣性和林分結(jié)構(gòu)呈正相關(guān)關(guān)系，與資源獲取型性狀相關(guān)的樹種組成（如比葉面積）呈負(fù)相關(guān)。譜系多樣性通過提高林分結(jié)構(gòu)復(fù)雜性而間接影響生態(tài)系統(tǒng)功能。土壤微生物對(duì)多功能的均值沒有直接影響，但其是維持高水平多功能性的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)者。局域非生物因子則主要通過調(diào)控植物結(jié)構(gòu)和組成來間接影響生態(tài)系統(tǒng)功能，例如復(fù)雜地形會(huì)降低林分結(jié)構(gòu)多樣性，而土壤肥力會(huì)增加物種多樣性并降低資源獲取型樹種的優(yōu)勢(shì)度。該研究突破以往專注于生物多樣性單個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)（如植物或微生物）對(duì)單個(gè)生態(tài)系統(tǒng)功能的研究，揭示了林分結(jié)構(gòu)和土壤微生物多樣性在維持溫帶天然林功能中的重要性。
研究結(jié)果以“Above‐ and below‐ground biodiversity jointly regulate temperate forest multifunctionality along a local‐scale environmental gradient”為題發(fā)表于Journal of Ecology雜志。原作強(qiáng)博士為第一作者，王緒高研究員為通訊作者。該研究得到了中國(guó)科學(xué)院先導(dǎo)專項(xiàng)、國(guó)家自然科學(xué)基金和青促會(huì)的支持。
植物屬性和土壤微生物多樣性對(duì)生態(tài)系統(tǒng)多功能均值（FMA）和不同閾值水平（50%，75%和95%）的影響
