干擾對(duì)生態(tài)系統(tǒng)多功能性的影響研究進(jìn)展

孫 龍,岳 陽(yáng),胡同欣

東北林業(yè)大學(xué)林學(xué)院, 哈爾濱 150040

生態(tài)系統(tǒng)多功能性(ecosystem multifunctionality,EMF)是指生態(tài)系統(tǒng)同時(shí)行使多個(gè)生態(tài)系統(tǒng)功能的能力或性質(zhì)[1],是評(píng)價(jià)生態(tài)系統(tǒng)多個(gè)功能和性質(zhì)的一個(gè)綜合指標(biāo),也是全面認(rèn)識(shí)生態(tài)系統(tǒng)功能與結(jié)構(gòu)的有效途徑[2],生態(tài)系統(tǒng)功能即為生態(tài)系統(tǒng)的過程或性質(zhì),其中生態(tài)系統(tǒng)過程包括養(yǎng)分循環(huán)、初級(jí)生產(chǎn)及分解作用等,另一方面,生態(tài)系統(tǒng)功能是生態(tài)系統(tǒng)本身所具備的一種基本屬性,如其物理結(jié)構(gòu)、生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性、恢復(fù)力等[3—4]。目前關(guān)于EMF的研究越來越注重生態(tài)系統(tǒng)功能和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù),2018年Manning等[5]在Nature上提出,EMF可以歸納為兩個(gè)獨(dú)立的研究領(lǐng)域,即生態(tài)系統(tǒng)功能多功能性及生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)多功能性[5],2021年井新等[6]通過分析生態(tài)系統(tǒng)功能和服務(wù)的特點(diǎn),首次提出了生態(tài)系統(tǒng)多服務(wù)性的概念。生態(tài)系統(tǒng)并不是以孤立形式存在的,它通過與周圍的水、空氣、生物體等物質(zhì)與外界環(huán)境變化做出反應(yīng),因此在對(duì)生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí),需考慮多個(gè)生態(tài)系統(tǒng)功能或服務(wù)。H?lting等[7]通過對(duì)“多功能性”進(jìn)行文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn),所研究的507篇文獻(xiàn)主要集中于農(nóng)業(yè)管理、景觀規(guī)劃、生態(tài)和土壤科學(xué)、城鄉(xiāng)發(fā)展、林業(yè)五組學(xué)科研究領(lǐng)域中,其中在對(duì)EMF進(jìn)行量化的文章中屬于“生態(tài)學(xué)與土壤學(xué)科”領(lǐng)域最多(49%)。

干擾作為能夠顯著改變系統(tǒng)正常格局的一種事件[8],通常分為自然干擾和人為干擾兩種,諸如火災(zāi)、病蟲害、颶風(fēng)等為自然干擾,放牧、營(yíng)養(yǎng)元素添加、城市化等為人為干擾。由于干擾活動(dòng)在連續(xù)空間內(nèi)極易傳播,如火災(zāi)、植物病蟲害等干擾活動(dòng)更容易在抵抗力弱且連續(xù)性強(qiáng)的植被中蔓延,因此,對(duì)于某些斑塊化明顯或由多種斑塊組成的景觀,干擾程度會(huì)有所減弱。干擾通過改變?nèi)郝浣Y(jié)構(gòu)、組成和功能,改變物理環(huán)境等方式破壞生態(tài)系統(tǒng)平衡[9]。例如,東北次生林生態(tài)系統(tǒng)中線蟲群落的多樣性隨干擾度的增加而減少[6,10],生態(tài)系統(tǒng)功能變化的主要原因側(cè)重于由干擾所導(dǎo)致的生物多樣性喪失[11]。同時(shí),干擾被當(dāng)作一種管理工具來實(shí)現(xiàn)土地管理者的目的,近年來由于人為干擾的頻率、范圍和強(qiáng)度不斷增大,生態(tài)系統(tǒng)的生物多樣性和功能所面臨的威脅也在不斷加劇[6]。

到目前為止,關(guān)于EMF的測(cè)度方法、度量指標(biāo)還未達(dá)到共識(shí),評(píng)估EMF的研究很少考慮研究過程中所處環(huán)境受到擾動(dòng)事件的后果,以及因此導(dǎo)致的群落結(jié)構(gòu)和環(huán)境變化。本文通過查閱大量相關(guān)文獻(xiàn),總結(jié)分析EMF的測(cè)度方法、影響因素以及干擾對(duì)EMF的影響,通過探討目前各研究進(jìn)展,提出具有針對(duì)性的展望,以期為今后該領(lǐng)域的研究提供借鑒,推動(dòng)該領(lǐng)域的發(fā)展。

1 生態(tài)系統(tǒng)多功能性概念研究進(jìn)展

多樣性對(duì)生態(tài)系統(tǒng)過程(或功能)的潛在影響最早可以追溯到達(dá)爾文時(shí)期[12]。2004年Sanderson等[13]在Crop Science上首次提出生態(tài)系統(tǒng)是由幾個(gè)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)或過程來管理或評(píng)估的,即生態(tài)系統(tǒng)“多功能”。2007年Hector和 Bagchi等[12]在Nature上提出EMF是生態(tài)系統(tǒng)的多種服務(wù)或過程,同時(shí)將EMF進(jìn)行量化。2012年Maestre等[14]首次對(duì)全球干旱地區(qū)植物物種豐富度與EMF之間的關(guān)系進(jìn)行評(píng)估。

通過對(duì)國(guó)際數(shù)據(jù)庫(kù)ISI Web of Science進(jìn)行主題(Topic)為ecosystem multifunctionality,檢索時(shí)間為2001—2020年共計(jì)20年的文獻(xiàn)檢索,數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)置為“核心合集”,檢索到的文獻(xiàn)為735篇,剔除無關(guān)文獻(xiàn)后為654篇(文獻(xiàn)類型僅保留article)。在此基礎(chǔ)上,根據(jù)對(duì)ISI Web of Science數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行以多個(gè)不同生態(tài)系統(tǒng)類型為主題詞的搜索(2001—2020年,圖1),共計(jì)493篇,其中森林生態(tài)系統(tǒng)(forest ecosystem,36.8%)>草原生態(tài)系統(tǒng)(grassland ecosystem,27.2%)>農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)(field ecosystem,22.8%),三者體現(xiàn)了目前EMF研究在不同生態(tài)系統(tǒng)中的關(guān)注焦點(diǎn)。在近10年的研究中,對(duì)于城市生態(tài)系統(tǒng)(urban ecosystem,17.2%)進(jìn)行的研究明顯增加,可能是由于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的提出,對(duì)于景觀生態(tài)系統(tǒng)的關(guān)注度上升,增強(qiáng)了研究人員對(duì)城市EMF的重視。目前,針對(duì)EMF的部分研究成果如表1。

圖1 以不同生態(tài)系統(tǒng)類型為主題關(guān)鍵詞的ISI Web of Science文獻(xiàn)檢索結(jié)果(2001—2020)Fig.1 The search result for various ecosystem types as key words of references collected in the ISI Web of Science(2001—2020)文獻(xiàn)數(shù)量小于5%時(shí)隱藏標(biāo)簽

表1 不同生態(tài)系統(tǒng)多功能性研究進(jìn)展

2 生態(tài)系統(tǒng)多功能性的量化指標(biāo)、測(cè)度方法及影響因素

2.1 生態(tài)系統(tǒng)多功能性的量化指標(biāo)

迄今為止,許多研究者們?cè)噲D選取不同類型的生態(tài)系統(tǒng)功能來代表整個(gè)EMF。然而,由于生態(tài)系統(tǒng)功能和服務(wù)種類繁多,且存在相互作用[5],因此Grace等[22]選擇通過將數(shù)據(jù)與理論結(jié)合,運(yùn)用結(jié)構(gòu)方程建模來對(duì)EMF進(jìn)行定性分析。EMF量化指標(biāo)的選取還會(huì)因所研究生態(tài)系統(tǒng)類型的不同而有差異,選取指標(biāo)時(shí)還應(yīng)充分考慮不同生態(tài)系統(tǒng)類型中影響生態(tài)系統(tǒng)功能的不同量化指標(biāo)?？紤]的功能越多,結(jié)果就越接近整個(gè)EMF的真實(shí)值。目前針對(duì)EMF的量化指標(biāo)主要集中于土壤多功能性(C、N、P循環(huán))、土壤含水率、pH值、植物元素含量(葉片、根系)、生物多樣性以及土壤酶活性等方面。

由于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)與人類生活密切相關(guān),故在進(jìn)行生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)研究時(shí),首先應(yīng)明確研究所選的具體生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)指標(biāo)。Jochem等[23]在研究德國(guó)整體森林區(qū)域時(shí)提出,應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注木材生產(chǎn)(供應(yīng))、森林蓄積量和林木產(chǎn)品的碳固存(調(diào)節(jié))以及娛樂(文化)這三種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)。J?nsson等[24]在計(jì)算生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)時(shí)將樹木生物量生產(chǎn)、土壤表層碳儲(chǔ)量以及與落葉樹種的數(shù)量分別作為生態(tài)系統(tǒng)供應(yīng)服務(wù)調(diào)節(jié)作用和文化支持服務(wù)的測(cè)度指標(biāo)。目前針對(duì)森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的研究主要放在木材生產(chǎn)力這一森林服務(wù)功能上,對(duì)于其他生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能研究甚少[24]。

2.2 生態(tài)系統(tǒng)多功能性的測(cè)度方法

由于EMF具有一定的復(fù)雜性,且量化方法眾多,使其至今還沒有確定的量化方法,并且不同研究之間難以進(jìn)行比較,限制其進(jìn)一步發(fā)展[25]。針對(duì)目前量化EMF的方法原理及優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行分析(表2),其中使用最多的是平均值法和閾值法。

表2 生態(tài)系統(tǒng)多功能性測(cè)度方法

Byrnes等[27]于2014年在對(duì)現(xiàn)有研究生物多樣性與EMF的關(guān)系中提出,閾值法提供了最全面和最有效的方法,建議將其應(yīng)用于未來的研究。

2.3 生態(tài)系統(tǒng)多功能性的影響因素

生物多樣性[34]是指地球上動(dòng)物、植物、微生物及其與環(huán)境形成的生態(tài)復(fù)合體,以及與此相關(guān)的各種生態(tài)過程,是生態(tài)系統(tǒng)功能最主要的驅(qū)動(dòng)因素[14],生物多樣性隨多功能性指數(shù)的增加而增加[6,16],同時(shí)也提高了生態(tài)系統(tǒng)功能的穩(wěn)定性[35]。由全球變化引起的生物多樣性喪失雖對(duì)EMF產(chǎn)生了消極影響[14, 36],但并未改變對(duì)生態(tài)系統(tǒng)功能的影響[37]。Gamfeldt等[30]通過模擬物種豐富度和整體生態(tài)系統(tǒng)功能之間的關(guān)系得出,物種豐富度可能會(huì)通過水分和養(yǎng)分動(dòng)態(tài)、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)相互作用或干擾機(jī)制的變化,影響生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能,進(jìn)而影響生態(tài)系統(tǒng)的整體功能。生物多樣性對(duì)不同生態(tài)系統(tǒng)功能的影響隨著資源分布空間異質(zhì)性的增加而增加[38],如Byrnes等[27]在對(duì)橫跨歐洲大陸的8個(gè)草原生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行的平行實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),物種豐富度對(duì)地上生物量和植物總氮影響明顯。此外,井新等[6]人從生物多樣性維度、時(shí)空依賴性和驅(qū)動(dòng)因子多樣化三個(gè)角度分別論述了與EMF的特點(diǎn),王凱等[39]在研究生物多樣性與EMF的關(guān)系時(shí)提出,干擾會(huì)直接或間接地影響生物多樣性與EMF的關(guān)系。但是目前關(guān)于生物多樣性與生態(tài)系統(tǒng)功能之間關(guān)系的研究主要集中在植物群落上,對(duì)于地表和地下生物多樣性對(duì)生態(tài)系統(tǒng)多功能影響的研究還很單薄。

植物多樣性在維持生態(tài)系統(tǒng)功能和調(diào)解氣候變化對(duì)生態(tài)系統(tǒng)功能的影響中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用[40]。Wang等[19]通過研究中度放牧處理后EMF與植物多樣性的關(guān)系指出,EMF與植物多樣性呈正相關(guān),當(dāng)植被覆蓋率低于25%時(shí),多功能性崩潰,對(duì)應(yīng)的生態(tài)系統(tǒng)功能減少。此外,樹木多樣性可影響不同的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能[36]。植物功能多樣性是解釋旱地生態(tài)系統(tǒng)EMF的關(guān)鍵因素之一[41],功能多樣性也可通過改善微生物環(huán)境條件和增加凋落物來對(duì)EMF產(chǎn)生正相關(guān)效應(yīng)[42]。

土壤微生物[43]是土壤中一切肉眼看不見或看不清楚的微小生物的總稱,嚴(yán)格意義上應(yīng)包括細(xì)菌、古菌、真菌、病毒、原生動(dòng)物和顯微藻類。同時(shí),在全球變暖的背景下,生態(tài)系統(tǒng)通過減少水分來抑制微生物活性、養(yǎng)分循環(huán)、植物生長(zhǎng)以及植被覆蓋度[44]。Ma等[45]首次研究了不同劑量氮、磷添加對(duì)參與土壤氮循環(huán)的9種主要微生物群落的影響,Bell等[46]通過研究細(xì)菌群落對(duì)生物多樣性的影響得出,細(xì)菌多樣性與群落呼吸作用呈負(fù)相關(guān),且不同種類的細(xì)菌之間存在的協(xié)同作用和細(xì)菌群落的組成在決定生態(tài)系統(tǒng)功能水平方面具有重要意義。He等[47]通過研究得出,隨著土壤細(xì)菌多樣性的喪失,生態(tài)系統(tǒng)功能數(shù)量也將減少。此外,土壤動(dòng)物也對(duì)EMF有影響,例如蚯蚓是通過影響土壤群落中的細(xì)菌群落間接增強(qiáng)EMF[48]。

除生物因素外,土地管理方式和其他非生物因素也會(huì)對(duì)EMF產(chǎn)生影響[6]。受人類活動(dòng)影響,土地利用變化會(huì)不同程度的擴(kuò)大土地利用面積或減少農(nóng)業(yè)用地,致使這些農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)系統(tǒng)功能退化乃至消失。Lindborg等[49]指出,生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)隨當(dāng)?shù)匚镔|(zhì)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件的變化而不同,很可能受到與其利益相關(guān)者對(duì)當(dāng)?shù)丨h(huán)境以及管理土地方式?jīng)Q策的影響。Allan等[6,50]在150個(gè)農(nóng)業(yè)及草原生態(tài)系統(tǒng)中證明土地利用方式是通過生物多樣性喪失和生態(tài)系統(tǒng)功能構(gòu)成的變化影響生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)。Xue等[51]研究得出不同土地利用方式之間通過影響土壤細(xì)菌多樣性影響EMF的結(jié)論。隨著世界人口及資源消耗的增加,土地資源逐漸匱乏,土地利用規(guī)模改變,農(nóng)業(yè)用地面積增加,但由此產(chǎn)生的景觀異質(zhì)性也可以促進(jìn)景觀尺度生態(tài)系統(tǒng)的多功能性[52]。Zirbel[29]通過比較多個(gè)草原多樣性得出,由景觀異質(zhì)性造成多功能性變化的影響幾乎是功能多樣性的四倍。

3 干擾對(duì)生態(tài)系統(tǒng)多功能性的影響

3.1 自然干擾

全球氣候變化是地球生態(tài)系統(tǒng)中一個(gè)巨大而持續(xù)的干擾活動(dòng)[53],氣候變暖通過直接影響生態(tài)系統(tǒng)的凈初級(jí)生產(chǎn)力(NPP)、有機(jī)物產(chǎn)量、溶解營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)等直接影響生態(tài)系統(tǒng)功能,從而增大EMF[54]。氣候變暖又能夠降低草原生態(tài)系統(tǒng)的物種豐富度、生物量和土壤有機(jī)物含量[55]。預(yù)計(jì)未來幾十年在氣候變暖的背景下,火災(zāi)和病蟲害對(duì)森林生態(tài)系統(tǒng)的干擾可能會(huì)增加[9]。

極端氣候事件包括干旱、洪水、熱浪、霜凍和颶風(fēng)等[56—57],現(xiàn)已成為描述全球氣候變化的主要特征[58],極端氣候事件發(fā)生頻率的增加,對(duì)陸地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能和人類社會(huì)生產(chǎn)生活造成了嚴(yán)重影響[59]。極端干旱通過高溫抑制植物葉片的蒸散發(fā),降低植物的光合作用和呼吸作用,進(jìn)而減少植物的生物量[60],干旱[61]又可以通過微生物群落的結(jié)構(gòu)和功能影響生態(tài)系統(tǒng),極端降水使得水分向土壤更深層次滲透,有效降低土壤蒸散發(fā)損失,延長(zhǎng)土壤有效水的供給時(shí)間[62—63],極端的熱浪事件正在造成整個(gè)海洋生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)系統(tǒng)功能退化[64]。

火干擾作為森林生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)的重要影響因子,改變了整個(gè)森林生態(tài)系統(tǒng)的格局與過程,對(duì)全球的碳循環(huán)產(chǎn)生了重要影響[65—66],火燒后土壤中除Cu和Co外的主要元素和微量元素含量均高于未火燒后的土壤[67]。通過陸地植物群落的結(jié)構(gòu)和功能影響全球生物群落分布[68]?；馂?zāi)可以改變生態(tài)系統(tǒng)的養(yǎng)分循環(huán)與能量傳遞[69—70],通過植物群落的變化,改變土壤物理和化學(xué)環(huán)境,并最終改變土壤微生物群落[71]。在草原生態(tài)系統(tǒng)中發(fā)生的火災(zāi)可以導(dǎo)致植物物種豐富度和多樣性在短期內(nèi)增加[72]?；鸶蓴_對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的影響還取決于火干擾的強(qiáng)度和頻率,對(duì)于某些低頻率低強(qiáng)度的區(qū)域,隨著時(shí)間的推移,會(huì)形成在空間上連續(xù)的、富含可燃物的環(huán)境,一旦發(fā)生火災(zāi),危險(xiǎn)性極大。

此外,外來害蟲和病原體的入侵也能夠?qū)ι鷳B(tài)系統(tǒng)造成威脅[6,73],遭遇病蟲害的森林營(yíng)養(yǎng)缺乏,植被稀疏,透光性強(qiáng),極易受到颶風(fēng)等外界干擾,從而增加可燃物載量。酸雨對(duì)森林土壤、植物及生態(tài)系統(tǒng)各層面中的鈣離子均造成了長(zhǎng)期廣泛的影響[74]。隨著自然干擾對(duì)生態(tài)系統(tǒng)造成的威脅日益嚴(yán)峻,且相關(guān)研究甚少。因此,對(duì)生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行具有針對(duì)性的干擾研究具有重大意義。

3.2 人為干擾

放牧能不同程度地削弱多項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)及功能間的權(quán)衡關(guān)系[6,75],放牧通過破壞草地植被光合組織,降低草地生態(tài)系統(tǒng)碳交換的能力,減弱草地生態(tài)系統(tǒng)碳匯的功能[76]。不同程度的放牧試驗(yàn)表明,適度放牧有利于草地生態(tài)系統(tǒng)的多功能性,可以改善養(yǎng)分循環(huán)和土壤碳固存[19],過度放牧主要通過減少植物物種多樣性降低其生產(chǎn)力,破壞生物多樣性并降低生態(tài)系統(tǒng)中的氮循環(huán)[77],禁牧更有利于其生態(tài)系統(tǒng)有機(jī)碳、氮儲(chǔ)量積累[78]。

氮(N)和磷(P)是陸地生態(tài)系統(tǒng)中的兩個(gè)主要的營(yíng)養(yǎng)元素,不同水平N、P元素的添加會(huì)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)功能產(chǎn)生重要影響[79]。通過在青藏高原高寒草甸進(jìn)行的氮、磷添加實(shí)驗(yàn)得出,氮、磷添加可緩解植物生長(zhǎng)的營(yíng)養(yǎng)限制,促進(jìn)植物地上部分的生長(zhǎng)[80],氮添加能夠顯著降低土壤pH、全磷以及堿性磷酸酶的活性[81]。張秀蘭等[82]在亞熱帶地區(qū)的一項(xiàng)研究表明,森林土壤碳的穩(wěn)定性主要受到磷含量的調(diào)控,短期磷添加易導(dǎo)致表層土壤活性有機(jī)碳分解,增加土壤碳穩(wěn)定性。

Zhang等[6,83]通過研究農(nóng)耕對(duì)土壤多功能性的影響得出,免耕可以通過控制微生物群落減輕干旱對(duì)土壤功能的影響,改變生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性,提高EMF。Castioni等[84]通過研究草場(chǎng)清理對(duì)土壤多功能性的影響得出,草場(chǎng)的全部去除和高度去除導(dǎo)致土壤有機(jī)碳減少,物理性能退化。然而,當(dāng)人口持續(xù)增加,土地資源更加稀缺,土地利用率高,生態(tài)系統(tǒng)退化。

徐煖銀等[85]在贛南地區(qū)的研究表明生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值和人為干擾度值呈現(xiàn)出極強(qiáng)的負(fù)相關(guān)關(guān)系。相對(duì)于自然干擾而言,人為干擾更容易控制,適度的人為干擾有助于生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定。

4 結(jié)論與展望

生態(tài)系統(tǒng)的價(jià)值在于它能夠同時(shí)提供多種生態(tài)功能。目前對(duì)EMF的研究因出發(fā)點(diǎn)不同,發(fā)展較快[86]。國(guó)外Gamfeldt等[87]于2008年對(duì)生物多樣性對(duì)水生生態(tài)系統(tǒng)的影響做了較為詳細(xì)的綜述。國(guó)內(nèi)徐煒等[6,25,88]于2016年對(duì)生物多樣性與EMF的研究進(jìn)展做了詳細(xì)的介紹,測(cè)度方法主要針對(duì)的是生物多樣性和EMF的關(guān)系,即生態(tài)系統(tǒng)功能多功能性,張宏錦等[89]人通過對(duì)相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行計(jì)量分析,系統(tǒng)歸納了此領(lǐng)域的發(fā)展現(xiàn)狀。但就目前EMF的應(yīng)用情況而言,仍存在諸多問題。目前對(duì)于EMF的測(cè)度方法較為復(fù)雜,僅依據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定計(jì)算方法；針對(duì)EMF具體的測(cè)度因子還未確定,會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生影響；另外,跨時(shí)間尺度較長(zhǎng)的實(shí)驗(yàn)易受到其他外界影響。因此,為加強(qiáng)我國(guó)EMF的研究,今后研究應(yīng)從以下幾個(gè)方面開展：

(1)加強(qiáng)生態(tài)系統(tǒng)多功能性的應(yīng)用性研究。與農(nóng)業(yè)和草原生態(tài)系統(tǒng)相比,對(duì)森林生態(tài)系統(tǒng)等復(fù)雜的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的研究較少[6,16],關(guān)于森林生態(tài)系統(tǒng)中生物多樣性與各生態(tài)系統(tǒng)功能之間關(guān)系的研究仍然匱乏[90]。研究發(fā)現(xiàn),在大面積的空間范圍內(nèi)(歐洲和全世界的草原),環(huán)境變化對(duì)多功能性的影響有時(shí)比生物多樣性大[29]。目前關(guān)于EMF的研究還存在概念不清、方法不明確、測(cè)度指標(biāo)不定、針對(duì)性不強(qiáng)的特點(diǎn)。今后應(yīng)加強(qiáng)對(duì)不同生態(tài)系統(tǒng)類型、不同空間尺度EMF具有針對(duì)性的研究。

(2)加強(qiáng)評(píng)估各生態(tài)系統(tǒng)功能之間的相互作用對(duì)生態(tài)系統(tǒng)多功能性的影響研究。在進(jìn)行對(duì)生態(tài)系統(tǒng)評(píng)估時(shí),若僅從某單一功能指標(biāo)推斷其對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的作用,不僅忽略了生態(tài)系統(tǒng)的其他功能,還忽略了各生態(tài)系統(tǒng)功能間的相互作用,實(shí)際上并未對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的響應(yīng)做出綜合評(píng)價(jià)。假設(shè)各功能影響相同,確定具體相關(guān)指標(biāo)[5,91]。由于物種間多種功能之間的協(xié)同作用,生態(tài)系統(tǒng)的整體功能比單一功能更容易受到物種損失的影響[6,30]。對(duì)EMF的評(píng)估不僅只考慮影響多功能性的多個(gè)功能和系統(tǒng)的研究上,還應(yīng)評(píng)估它們之間的相互作用對(duì)EMF的影響。

(3)加強(qiáng)干擾對(duì)生態(tài)系統(tǒng)多功能性影響的機(jī)制性研究。外界干擾具有一定的復(fù)雜性,在生態(tài)系統(tǒng)受到影響時(shí),生態(tài)系統(tǒng)會(huì)通過一個(gè)或幾個(gè)功能或服務(wù)對(duì)其做出響應(yīng)。隨著EMF概念的引入以及深入研究,已有部分文獻(xiàn)針對(duì)干擾對(duì)EMF的影響機(jī)制進(jìn)行探索,如氣候變暖、放牧、元素添加等[19, 54, 79],但由于生態(tài)系統(tǒng)的復(fù)雜性難以概括全部生態(tài)系統(tǒng)影響機(jī)制,還需對(duì)干擾過后生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生的影響進(jìn)行全面綜合性的評(píng)價(jià),明確具體干擾對(duì)EMF的影響機(jī)制,量化其影響程度,從而在干擾過后能夠做出及時(shí)有效的應(yīng)變措施。因此,應(yīng)結(jié)合干擾對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的影響機(jī)制研究,來為今后提出行之有效的穩(wěn)定生態(tài)系統(tǒng)的建議。