维持生态系统功能稳定性是应对全球变化、保障人类社会可持续发展的核心科学问题。大量生态学实验证实，植物多样性能够提升生态系统生产力的时间稳定性。然而，一个长期悬而未决的关键问题在于：在自然生态系统中，生物多样性与生态系统稳定性的关系是否会随时间尺度而变化？需要观测多长时间才能准确捕捉到多样性的稳定效应？尽管近期来自美国Cedar Creek、德国Jena等地的长期控制实验已揭示植物多样性效应随时间增强的规律，但自然生态系统具有更加复杂的气候环境波动和群落种间互作过程，使得实验条件下的结论难以直接外推至真实的自然系统。因此，厘清自然条件下多样性-稳定性关系的时间动态，已成为理解和预测生态系统如何响应全球变化的前沿挑战。

针对上述科学问题，生态系统网络观测与模拟重点实验室牛书丽研究团队基于第二次青藏高原综合科学考察的植被样带调查数据，结合全球植物多样性与生产力数据库，首次系统揭示了自然生态系统中植物多样性-生产力稳定性关系随时间尺度的动态变化规律，明确了这一关系趋于稳定的关键时间阈值，并量化了不同多样性维度对长期稳定性的相对贡献。

研究发现，在区域与全球尺度上，植物多样性对生产力的稳定效应随时间增强，并在10-13年达到饱和。这表明，需要至少十年尺度的观测才能可靠捕捉植物多样性的稳定作用。

此外，研究揭示了不同维度多样性的贡献具有显著的时间依赖性。在短期（约5年）内，群落平均株高是稳定生产力的最主要驱动力。然而，随着时间尺度延长至十年及以上，系统发育多样性成为驱动长期生产力稳定的主导生物因素。该研究进一步指出，植物系统发育多样性通过调控功能性状组成，介导了气候波动对生态系统长期稳定性的间接影响。这一发现凸显了系统发育多样性在缓冲环境波动、维持生态系统长期功能中的核心作用。

研究结果首次为自然生态系统中多样性-稳定性关系的时间依赖性提供了坚实证据，明确了约十年这一关键观测阈值。这警示我们，过短的观测周期可能无法捕捉真实的群落动态，从而低估植物多样性对维持生态系统长期稳定的重要性。同时强调，在未来生物多样性保护与生态系统管理策略中，应特别重视系统发育多样性的评估与维持，以提升生态系统应对全球变化的稳定性。

该成果以“Decadal-scale observations are key to detecting the stabilizing effects of plant diversity in natural ecosystems”为题，于2025年在线发表于国际学术期刊《Nature Plants》。实验室张睿洋副研究员为论文第一作者，牛书丽研究员为通讯作者。北京大学王少鹏教授、美国佐治亚理工学院蒋林教授、浙江农林大学陈信力教授、西藏农牧大学魏学红教授，以及实验室朱军涛研究员、田大栓研究员、汪金松研究员、赵广副研究员等参与了该项研究。研究得到了国家自然科学基金卓越研究群体项目、国家重点研发计划等项目的资助。

论文信息：Zhang R., Su C., Wang Y., Wang S., Tian D., Wang J., Jiang L., Chen X., Zhu J., Pan J., Zhao G., Quan Q., Yan P., He Y., Li Y., Song L., Peng J., Yan Y., He Y., Wei X., Niu S.*. Decadal-scale observations are key to detecting the stabilizing effects of plant diversity in natural ecosystems. Nature Plants. (2025). DOI: 10.1038/s41477-025-02189-1.

植物生产力稳定性与多样性效应随时间尺度的变化