沈陽生態(tài)所在草原植被穩(wěn)定性對干旱的響應(yīng)機制方面取得進展
草原是我國重要的生態(tài)系統(tǒng)類型,是重要的生態(tài)屏障和綠色畜牧業(yè)生產(chǎn)基地,在維護國家生態(tài)安全、糧食安全乃至全球生態(tài)平衡中發(fā)揮重要作用。當前人類活動加劇顯著影響全球大氣循環(huán)格局,導(dǎo)致干旱事件的發(fā)生強度、頻率、面積等呈現(xiàn)不同程度的增加趨勢,嚴重影響草原生態(tài)系統(tǒng)功能及其穩(wěn)定性。因此,急需全面認識和評估干旱對草原生態(tài)系統(tǒng)的影響,為長期有效維持和提升草原牧草生產(chǎn)功能提供強有力的理論支撐。植物性狀賦予草地植物環(huán)境適應(yīng)策略,反映植物資源整合和獲取能力,能夠決定并預(yù)測特定的生態(tài)系統(tǒng)功能及其穩(wěn)定性,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(xué)計量組研究團隊通過4年干旱和3年恢復(fù)試驗,評估了干旱和恢復(fù)處理對地上凈初級生產(chǎn)力時間穩(wěn)定性的影響及其潛在機制。本研究測定草原植物器官(莖、葉、種子)和群落性狀均值和多樣性、種群穩(wěn)定性及種間異步性,進而利用結(jié)構(gòu)方程模型來評估草原生產(chǎn)力穩(wěn)定性與潛在機制之間的關(guān)系,探討了干旱和恢復(fù)處理如何改變這些機制對生產(chǎn)力穩(wěn)定性的相對貢獻。
結(jié)果表明,干旱條件下禾草生產(chǎn)力趨于平穩(wěn),而雜類草生產(chǎn)力穩(wěn)定性顯著降低,導(dǎo)致總生產(chǎn)力穩(wěn)定性在干旱條件下沒有顯著降低。干旱停止后草原總凈初級生產(chǎn)力快速恢復(fù),恢復(fù)期間禾草和雜類草生產(chǎn)力穩(wěn)定性均有助于總生產(chǎn)力的穩(wěn)定性。綜合考慮干旱和恢復(fù)時期,由于總生產(chǎn)力從干旱到恢復(fù)階段的快速變化,導(dǎo)致植物總生產(chǎn)力穩(wěn)定性下降。結(jié)構(gòu)方程模型結(jié)果顯示,植物群落功能多樣性和性狀加權(quán)平均通過改變種間異步性和種群穩(wěn)定性,直接或間接地調(diào)節(jié)了干旱和恢復(fù)階段的總生產(chǎn)力時間穩(wěn)定性。具體而言,總生產(chǎn)力時間穩(wěn)定性與植物群落的功能離散指數(shù)呈顯著正相關(guān),維持草地生產(chǎn)力穩(wěn)定性的是種子性狀(如種子寬度和厚度),而不是植物生長性狀(如比葉面積和葉片養(yǎng)分含量),具有大且厚種子的植物群落生產(chǎn)力對降水變化的敏感性較低,穩(wěn)定性較高。
這些研究結(jié)果強調(diào)了考慮物種間功能性狀分布和優(yōu)勢種種子性狀的重要性,全球氣候變化情景下這些植物性狀的協(xié)同機制有助于維持生態(tài)系統(tǒng)功能的穩(wěn)定性。
研究結(jié)果以Plant traits modulate grassland stability during drought and post-drought periods為題發(fā)表于Functional Ecology雜志上。沈陽生態(tài)所雒文濤副研究員為第一作者和通訊作者。本研究得到了國家自然科學(xué)基金和中科院青促會等項目的資助。
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