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    沈陽生態所在草原生態系統功能維持機制方面取得進展

      全球變化條件下,干旱事件發生頻率顯著增加,導致我國北方溫帶草原生態系統功能受損,不僅極大地制約了草牧業的良性發展,而且對我國北方生態屏障構成嚴重威脅。因此,探討草原生態系統功能在干旱背景下的變化及維持機制是當前全球變化生態學研究的焦點之一。 

      在干旱條件下植物群落的穩定性可從抵抗力和恢復力兩個方面進行量化表征,然而,以往研究主要關注群落抵抗力,而對于極端干旱后植物群落結構和功能恢復力的研究遠遠不足。干旱事件不僅顯著影響草原植物群落當前的結構和功能,還會影響其未來的結構和功能及其對環境變化的響應,揭示極端干旱事件的遺留效應及其驅動機制對于認識和預測全球氣候變化對草原生態系統的影響至關重要。  

      鑒于此,中國科學院沈陽應用生態研究所生態化學計量學課題組依托草原野外干旱控制實驗平臺,在連續兩年極端干旱處理和同步研究基礎上,開展自然恢復實驗,探討極端干旱事件對植物群落結構和功能的遺留效應。研究發現極端干旱處理停止后的兩年內,干旱處理小區的植被生產力就可以恢復到對照水平,甚至會顯著高于對照小區。研究結果暗示,極端干旱可以激發正向的遺留效應,進而提高草原的可持續性和穩定性。因此,極端干旱對草原生態系統的影響并不局限于當前,即使在其停止以后,這種影響會依然存在。這一發現挑戰了干旱事件會對草原生產力產生負面的遺留影響的傳統認知。  

      本研究進一步提出了干旱背景下草原植物群落結構和功能恢復力形成和維持的生態學機理。干旱對草原植被生產力具有正向的遺留效應,主要得益于禾草植物功能群的快速恢復。禾草功能群的恢復對雜類草功能群產生了強烈的競爭排斥作用,致使禾草與雜類草功能群之比顯著升高,植物群落結構發生明顯變化。當極端干旱事件再次發生時,植物群落的功能群組成發生了更為顯著的變化,超過單一極端干旱事件所帶來的影響。這樣,由功能性狀介導調控的植物群落結構和功能同樣發生更大幅度的響應。這一結果表明,極端干旱對植物群落功能產生了正向的遺留效應,削弱了植物群落應對下一次極端干旱事件的穩定性。 

      本研究以“Responses of a semiarid grassland to recurrent drought are linked to community functional composition”為題,發表在在美國生態學會期刊Ecology,生態化學計量學課題組雒文濤副研究員為第一和通訊作者。本研究得到了國家科技部重點研發計劃項目、國家自然科學基金等項目的資助,對于理解極端干旱事件對草原生態系統結構和功能的影響具有重要意義。 

    1 干旱對草原生態系統凈初級生產力的影響

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