《Ecology and Evolution》：Urbanization and Spatial Aggregation Impair Multifunctionality in Urban Vacant Lots
编辑推荐：
本文通过研究日本横滨69个城市闲置地块，揭示了城市化（urbanization）和地块空间聚集（spatial aggregation）通过影响植物和微生物群落（如细菌、真菌），进而损害生态系统多功能性（multifunctionality）的机制。研究采用结构方程模型（SEM）和多重阈值分析，发现土壤水分直接增强多功能性，而城市化则直接产生负效应，其负面影响在高功能阈值下加剧。该研究为人口收缩型城市的可持续规划提供了关键生态学见解，强调了在提升生态系统服务与保护生物多样性之间寻求平衡的重要性。
引言
全球范围内，由人口减少而非扩张驱动的城市收缩现象日益引起关注。这种人口结构转变导致闲置地块等新型绿色空间增多，其提升城市生物多样性和生态系统多功能性的潜力备受瞩目。然而，闲置地块中的生物多样性与生态系统多功能性关系尚不明确。本研究以面临潜在人口下降的日本横滨市为研究区域，通过对69个闲置地块的调查，量化了六种环境因子、五种生态系统功能以及植物、细菌和真菌的分类学与功能多样性及组成，旨在解析环境与生物因素对生态系统功能及多功能性的直接与间接影响。
材料与方法
研究区域与样地
研究在横滨市的69个闲置地块展开。这些地块由人为土地改造形成，已闲置约40年，由市政府进行半年度修剪并设围栏限制进入。
植物群落与功能性状
在每个研究样地内设置样方，于2021年秋季和2022年夏季进行植物调查，记录所有物种及其盖度。研究测定了8种植物功能性状，包括叶高、叶绿素含量、叶面积、比叶面积（SLA）、种子重量、生活型和生长型，这些性状与生态系统功能及城市环境适应性密切相关。
微生物群落
采集表层土壤样品，通过DNA测序分析细菌和真菌的群落组成，以操作分类单元（OTUs）作为物种水平多样性的代理指标。
环境因子
测定的环境因子包括土壤pH、土壤水分、土壤硬度、城市化率、地块闲置年限及闲置地块的空间配置。利用核密度估计量化地块的空间聚集程度，高值表示聚集，低值表示分散。
生态系统功能
评估了五个关键的生态系统功能指标：土壤总碳（Soil C）、土壤总氮（Soil N）、水分入渗率，以及两个凋落物分解参数（初始分解速率teabag指数k和稳定因子teabag指数S）。土壤C、N和分解参数关联碳和养分循环，水分入渗率是雨水蓄留能力的指标。
统计分析
使用结构方程模型分析环境因子、生物多样性（植物、细菌、真菌的丰富度、分类学组成、植物功能多样性和功能组成）与生态系统功能及平均多功能性之间的关系。同时，采用广义线性混合模型（GLMMs）和多阈值方法分析环境因子与多功能性在不同阈值水平下的关系。
结果
环境、植物和微生物组分对所有生态系统功能均存在直接和间接影响。城市化率显著影响所有生态系统功能，而微生物群落在塑造这些功能中起关键作用。土壤水分对入渗率、土壤C、N和平均多功能性产生直接正面效应。闲置地块的空间聚集（核密度高）通过增加植物丰富度和改变真菌组成，间接对teabag指数S、入渗率和平均多功能性产生负面效应。多重阈值分析表明，城市化率对多功能性的负面效应随着功能阈值的升高而加剧。
讨论
研究表明，植物和微生物组分共同驱动着闲置地块的生态系统功能，印证了多类群研究对理解生态系统功能的重要性。土壤水分是提升多功能性的关键环境因子，而城市化则通过生物同质化等途径削弱多功能性，尤其是在高功能水平下。闲置地块的空间聚集在提升植物丰富度的同时，可能通过改变真菌群落组成（如增加毛霉门的相对丰度）而对某些地下生态系统功能产生负面影响，这意味着分散的地块配置可能更有利于支持多功能性。
本研究强调了环境因子通过多种生物类群介导，复杂地影响着城市闲置地块的多功能性格局。面对未来人口下降导致的闲置地块增加，城市规划需在生物多样性保护与生态系统多功能性提升之间采取平衡策略，通过优化空间配置实现收缩城市的可持续发展。未来研究需拓展对更多生态系统服务（如气候调节、污染物净化）的评估，以更全面地揭示闲置地块的生态潜力。
