科學家從養分計量角度揭示乾旱對植物群落的調控機制

氮和磷被認為是影響陸地生態系統植物生存、生長和繁殖的主要因子。在全球氣候變化背景下，內蒙古草原乾旱的強度和頻度呈多發趨勢。水分是該生態系統植物生存和繁衍的主要驅動因子，乾旱事件必將對生態系統結構和功能產生深遠影響。因此，草原植物對水分脅迫的抵禦機制和機理逐漸成為研究熱點。

中國科學院瀋陽應用生態研究所生態化學計量學組博士雒文濤等以植物群落養分計量為核心，基於草地樣帶調查和控制實驗的多源數據開展定量評估，闡釋植物對長期和短期水分脅迫的響應機制。以往乾旱研究主要關注生產力、群落結構、碳周轉、水循環等過程，該研究以群落養分計量為全新理念和視角，探究水分脅迫對生態系統結構和功能影響的內在機制和過程，釐清種內和種間的競爭作用關係對群落結果和動態的影響，旨在為理解草地退化機制、加快退化草地恢復提供重要參考。該研究發現：長期水分脅迫下，植物通過內穩態機制來提高養分濃度，增強群落的抵抗能力，物種周轉是該過程的主要影響因素；然而，短期乾旱條件下，群落養分對水分脅迫的響應更加複雜，整體而言，群落氮濃度呈上升趨勢，而磷濃度呈下降趨勢，此時，種內競爭和物種周轉共同影響該生態過程。此外，不同區域群落養分響應程度具有明顯差異。極度乾旱地區，植物群落養分抵禦水分脅迫的能力最強，響應最為遲緩。未來研究應該建立大型聯網乾旱實驗平台，緊密結合控制實驗和自然梯度實驗，提高實驗結果的準確性和有效性，為建立草地生態系統自然評估體系提供重要理論依據。

上述研究成果以Differential responses of canopy nutrients to experimental drought along a natural aridity gradient為題發表在美國生態學會刊物Ecology上，雒文濤為第一作者，研究員王正文為通訊作者。該研究得到國家自然科學基金和國家重點研發計劃的資助。

圖1. 自然乾旱梯度：種內變異與物種周轉在群落養分動態方面的相對作用

圖2. 乾旱控制實驗：種內變異與物種周轉在群落養分動態方面的相對作用

來源：中國科學院瀋陽應用生態研究所

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