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原名：Sustainable land management enhances ecological and
economic multifunctionality under ambient and future climate
译名：可持续土地管理增强环境和未来气候下的生态和经济多功能性
期刊：Nature Communications
五年影响因子：16.1
在线发表时间：2024.6.10
通讯作者：Nico
Eisenhauer nico.eisenhauer@idiv.de
第一单位：德国生物多样性综合研究中心（iDiv）
先前的研究已确定土地利用和人为气候变化是生态系统多功能性变化的驱动因素。气候变化预计会对生态系统服务产生不同的净负面影响。由于利益相关者对不同生态系统服务的评价不同，气候变化对利益相关者和整个社会经济效益的总体影响仍不清楚。除了气候和土地利用变化之外，生物多样性丧失被认为是农业生态系统多功能性下降的主要驱动因素。虽然生物多样性本身受到土地利用和气候变化的负面影响，但生物多样性与多功能性关系的强度也可能取决于环境条件的变化。然而，关于这一主题的实证工作很少，一项模拟未来气候的研究发现，在当前环境条件下，生物多样性对土壤多功能性的影响程度没有显著差异。相反，在未来的气候条件下，观察到生物多样性对多功能性的影响更强，这意味着生物多样性较高的生态系统确实对未来气候具有更强的抵抗力。因此，本研究旨在确定中欧重要土地利用类型的生物多样性与多功能关系在未来气候下如何变化。多功能性研究背景下的大多数研究都集中在多功能性的单一驱动因素上（例如，微生物多样性对（土壤）多功能性的影响、生物多样性对多功能性的影响或跨自然气候梯度的（土壤）多功能性的变化）。还没有研究通过利用混合生态经济多功能性措施来调查不同土地利用类型和未来气候对农业多功能性的综合影响，这些措施考虑了不同利益相关者对不同生态系统服务的偏好，并通过直接量化为货币单位为整个社会提供的生态系统服务。本研究补充这一研究的空白，以便更全面地了解农业生态系统中土地利用与气候变化、生物多样性和生态系统多功能性之间的复杂相互作用。本研究分析了德国萨克森-安哈尔特州全球变化实验设施 (GCEF) 2014-2023年的数据。试验基于两种气候（环境和未来气候）和五种不同的土地利用类型，包括3种草地和2种农田土地利用类型，可持续管理（不施用矿质氮肥和农药）和集约化管理（施用矿质氮肥和农药）。同时本试验测量了与六种生态系统服务相对应的14种生态系统功能，将这些变量称为“生态系统功能”。
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1. 生态系统多功能性计算
生态系统多功能性（egEMF）采用平均法计算，即不同生态系统功能EFi 的水平加权平均，以a作为权重因子，其中EFi计算为实际值Xi与两个参考值（即相应生态系统功能i的最小值 (Xi, min) 和最大值 （Xi, max））之比。 ![]()
2. 经济多功能性计算
2.2. 气候调节服务按照净碳汇和碳汇市场价格计算2.4. 为避免重复计算，土壤健康的增产价值不再计算2.5. 生物多样性维持和土壤健康的稳产价值以其保险价值计算![]()
1. 气候和土地利用类型对生态多功能性的影响
不同气候和土地利用类型对生态系统多功能性的影响大小在很大程度上取决于本研究中考虑的四个利益相关者群体的权重大小。本研究中农田比草地具有更高的生态多功能性。对于四分之三的权重情景（农民、当地居民、旅游业），在环境气候下可持续管理的农田（有机农业）在所有土地利用类型中具有最高的生态多功能性。这是由于生态系统服务“粮食生产”和“审美价值”的高性能。与集约化管理相比，可持续管理增加了生态多功能性，因为基于化肥施用的集约化管理下水质较低。几乎在所有权重情景中都观察到可持续管理对生态多功能性的积极影响。最后，在四分之三的权重情景中（根据农民、当地居民和旅游业的偏好），土地利用类型和气候对生态多功能性之间存在显著的相互作用影响。对于这三种权重情景，与其他土地利用类型相比，未来气候对生态多功能性的不利影响对于可持续管理的农田来说更为明显。![]()
2. 气候和土地利用类型对经济多功能性的影响
与多功能性的生态衡量相反，未来气候对经济多功能性没有表现出任何显著影响。然而，土地利用和管理类型对经济多功能性有很大影响。在未来气候下，所有土地利用类型的农民的经济多功能性都会显著下降，因为生态系统功能“地上生物量”被赋予了较高的权重，而该功能受到未来气候的显着负面影响。对于可持续管理的草原，经济多功能性大约是农民经济效益的两倍，其中只包括粮食生产以及生物多样性和土壤健康的保险价值，但不包括水质和气候调节给社会带来的好处。对于草原而言，由于草原的碳固存较高，其经济多功能性的很大一部分（28％至70％）是由“气候调节”服务贡献的。集约经营下，草地的“粮食生产”服务经济价值略有增加，耕地的服务“粮食生产”经济价值略有下降。![]()
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3. 生物多样性对生态系统多功能性的作用
生态多功能性与所有气候类型的土壤生物多样性均呈显著正相关。在未来气候下，土壤生物多样性与生态多功能性之间存在轻微正相关，但在环境气候下则不存在。值得注意的是，这种差异是由于生态多功能性在环境气候下通常较高，但在土壤生物多样性较低的土地利用类型中，生态多功能性尤其受到未来气候的负面影响。土壤生物多样性和生态多功能性之间的相关性在两种气候处理之间没有显著差异。![]()
亮点：本研究紧扣气候变化，可持续管理和EMF等热点研究方向，基于EMF理论框架，突破了原来的等权法，纳入4种情景权重偏好，同时从生态和经济两个维度评估了可持续管理和气候对EMF的影响，评价方法的创新是本文最大的亮点。
德国生物多样性综合研究中心（iDiv）发表了许多关于生物多样性和生态系统功能的研究论文。iDiv的研究主要集中在以下五个领域：生物多样性与复杂性：研究生物多样性如何与生态系统的复杂性相互作用。生物多样性与生态系统功能：探讨生物多样性在维持和增强生态系统功能中的作用。生物多样性变化：监测和分析生物多样性随时间和空间的变化。分子生物多样性与适应：研究生物在分子水平上的多样性及其适应机制。生物多样性与社会：探讨生物多样性与人类社会之间的关系，以及如何在政策和管理中整合生物多样性。https://www.idiv.de/en
Brown G G, Demetrio
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1519-1533.原文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-024-48830-z#author-information
欢迎收听环境生态网微信：eeduorgcn。
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