全球變化背景下,干旱事件發(fā)生的強度和頻度顯著增加,導致我國北方溫帶草原生態(tài)系統(tǒng)功能受損,不僅制約草牧業(yè)良性發(fā)展,而且對我國北方生態(tài)屏障構(gòu)成嚴重威脅,亟需探討草原生態(tài)系統(tǒng)功能在干旱條件下的變化規(guī)律與維持機制,為草原保護管理與可持續(xù)利用提供科學依據(jù)。植物無性繁殖性狀賦予草地植物環(huán)境適應策略,反映植物資源整合和獲取能力,能夠決定并預測特定的生態(tài)系統(tǒng)功能,為探究生態(tài)系統(tǒng)功能維持機制提供了新視角。
為此,沈陽生態(tài)所生態(tài)化學計量組研究團隊以北方自然干旱梯度上的4個草地為研究對象,對地上分株密度、地下芽庫密度、分株與芽的比值三個關鍵無性繁殖性狀進行了定量分析,探討了這些性狀與地上凈初級生產(chǎn)力對極端干旱抵抗力和恢復力之間的關系。研究發(fā)現(xiàn),模擬極端干旱對草原群落無性繁殖性狀的影響有限,且在年份之間差異明顯。干旱過程中,無性繁殖性狀與初級生產(chǎn)力的變化無顯著關系。干旱的遺傳效應在不同草原之間存在顯著差異,對無性繁殖性狀呈現(xiàn)明顯的正向或負向遺留效應。干旱后的恢復過程中,植物群落芽庫密度與植被恢復力之間顯著相關,芽庫密度越高的植物群落具有更高干旱后恢復力。上述結(jié)果表明,無性繁殖性狀是干旱后草原生態(tài)系統(tǒng)恢復的重要驅(qū)動因素之一,但干旱誘導的無性繁殖性狀變化使草原結(jié)構(gòu)和功能整體響應的預測更為復雜化。該研究有助于準確認識干旱對北方溫帶草原生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能的影響機制,進而對實現(xiàn)草原生產(chǎn)和生態(tài)功能的可持續(xù)利用具有重要科學意義。
研究結(jié)果以High below-ground bud abundance increases ecosystem recovery from drought across arid and semiarid grasslands為題發(fā)表于Journal of Ecology雜志上。沈陽生態(tài)所雒文濤副研究員為第一作者,河南農(nóng)業(yè)大學錢建強副教授為通訊作者。本研究得到了國家自然科學基金、中科院青促會等項目的資助。

圖1 草原植物主要芽體

圖2 植物群落芽庫與草原干旱恢復力之間的關系




