西北高原所海北站揭示高寒植物物候在長(zhǎng)期增溫與降溫條件下對(duì)地上凈初級(jí)生產(chǎn)力響應(yīng)機(jī)制的關(guān)鍵作用

發(fā)表日期：2025-12-03來(lái)源：西北高原生物研究所【放大縮小】

氣候變化預(yù)計(jì)將在未來(lái)數(shù)十年持續(xù)加劇，可能對(duì)反映生態(tài)系統(tǒng)功能及固碳能力的重要指標(biāo)-地上凈初級(jí)生產(chǎn)力（ANPP）產(chǎn)生重要影響。然而，目前關(guān)于十年尺度以上的長(zhǎng)期降溫效應(yīng)研究仍較為匱乏，且溫度變化通過(guò)物候級(jí)聯(lián)影響植物生長(zhǎng)與ANPP的內(nèi)在機(jī)制尚不清晰，導(dǎo)致與降溫相關(guān)的長(zhǎng)期氣候變動(dòng)效應(yīng)仍需系統(tǒng)探究。

依托2007年在青海海北高寒草地生態(tài)系統(tǒng)國(guó)家野外科學(xué)觀測(cè)研究站建立的“山體垂直帶雙向移栽實(shí)驗(yàn)平臺(tái)”，高寒生態(tài)系統(tǒng)與全球變化研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)展了為期15年的連續(xù)觀測(cè)，系統(tǒng)監(jiān)測(cè)ANPP動(dòng)態(tài)，并結(jié)合高頻植物物候與群落生產(chǎn)力形成動(dòng)態(tài)，深入解析其響應(yīng)機(jī)制。

研究結(jié)果表明，在15年增溫處理下，ANPP顯著增加，而在降溫處理下降低。值得注意的是，增溫對(duì)ANPP的促進(jìn)效應(yīng)隨時(shí)間推移逐漸增強(qiáng)，而降溫的抑制效應(yīng)則未表現(xiàn)出顯著的時(shí)間依賴(lài)性。重要的是，生長(zhǎng)季早期物候影響了ANPP對(duì)增溫和降溫的響應(yīng)。關(guān)鍵發(fā)現(xiàn)在于，生長(zhǎng)季早期的物候變化在調(diào)節(jié)ANPP對(duì)溫度變化的響應(yīng)中發(fā)揮重要作用。具體而言，增溫條件下ANPP的增加與植物返青期提前及生長(zhǎng)速率加快密切相關(guān)；而在降溫條件下，葉片與開(kāi)花物候?qū)χ参锷L(zhǎng)表現(xiàn)出解耦的級(jí)聯(lián)效應(yīng)：返青期提前反而抑制了植物后續(xù)生長(zhǎng)，而開(kāi)花期推遲則部分抵消了前期的不利影響。

上述結(jié)果表明，若僅依據(jù)短期增溫實(shí)驗(yàn)外推長(zhǎng)期生態(tài)響應(yīng)，忽略增溫效應(yīng)隨時(shí)間演變的非線(xiàn)性特征以及降溫階段所具有的獨(dú)特生態(tài)機(jī)制，將可能導(dǎo)致預(yù)測(cè)偏差。本研究進(jìn)一步證實(shí)，植物物候事件的動(dòng)態(tài)變化介導(dǎo)了長(zhǎng)期增溫和降溫對(duì)高寒草地ANPP的影響，為深入理解高寒生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)對(duì)長(zhǎng)期氣候變化的響應(yīng)提供了更為全面的科學(xué)依據(jù)。

該成果于2025年12月2日以The role of plant phenology in the response of plant productivity to decadal climate warming and cooling為題發(fā)表在Journal of Ecology（中國(guó)科學(xué)院1區(qū)TOP，IF=5.6）。西北高原所在讀博士生魏瑤為第一作者，張振華研究員為通訊作者，蘭州大學(xué)井新教授為共同通訊作者，中國(guó)科學(xué)院青藏高原研究所汪詩(shī)平研究員、北京大學(xué)賀金生教授、青海大學(xué)趙新全教授、華東師范大學(xué)劉慧穎教授、中國(guó)科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所Alan E. Watson等也參與了該項(xiàng)研究。該研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金、西部之光-重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室專(zhuān)項(xiàng)交叉團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目和第二次青藏高原科學(xué)考察項(xiàng)目的資助。

論文鏈接：https://doi.org/10.1111/1365-2745.70209

除此之外，高寒生態(tài)系統(tǒng)與全球變化研究團(tuán)隊(duì)還闡明了功能性狀如何調(diào)控高寒克隆植物繁殖策略響應(yīng)增溫和降溫的機(jī)制，相關(guān)研究結(jié)果于2025年7月10日發(fā)表在《生態(tài)學(xué)雜志》上。

論文鏈接：https://link.cnki.net/urlid/21.1148.Q.20250710.0926.004