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兰州大学贺金生课题组发现气候变化改变了青藏高原高寒草地植被生长的季节动态

科界 02月13日

内容来源:兰州大学新闻网

近50年来,青藏高原经历着两倍于全球幅度的升温过程以及显著的降水格局改变。阐明长期快速的气候变化如何影响高寒草地植被的生长格局,不仅关系着深入理解高寒生态系统碳、水和能量的平衡和季节动态,而且与高原5000万只绵羊、1400万头牦牛和大量野生有蹄类动物的生存与保护、以及与500万当地牧民的生产与生活密切联系。

前期基于卫星遥感观测数据研究表明,高寒草地植被的春季物候趋于提前。然而,相关研究缺乏长期野外观测的证据,并且气候变化对高寒草地植被生长的影响机制尚不清楚,从而引起高寒植被生长预测的较大不确定性。

草地农业生态系统国家重点实验室贺金生课题组与北京大学城市与环境学院、中科院西北高原生物研究所等单位合作,依托于青海海北高寒草地生态系统国家野外科学观测研究站,通过对1980-2014年高寒草地植物地上生物量季节动态的长期监测,揭示了气候变化对高寒草地植被生长格局的影响机制。研究成果于2020年02月13日以“Alpine grassland plants grow earlier and faster but biomass remains unchanged over 35 years of climate change”为题发表在国际著名期刊Ecology Letters上(5年影响因子11.58,doi: 10.1111/ele.13474)

研究发现,过去35年以来的气候变化,导致了高寒草地植被生长“更早、更快,但最适时长缩短”,整体上对年生物量生产无显著影响。气候变暖促进了“快速生长期”开始提前,导致春季生物量生产增加;生长季中期生长速率加快,但土壤水分亏缺加快了“快速生长期”的结束,导致秋季生物量生产降低。植物最大生长速率加快和“快速生长期”时段的缩短,主要归因于禾草和杂类草 “快速生长期” 的缩短并趋于同步化。这些发现首次为高寒草地植被生长格局的长期变化提供了直接观测证据,表明物候提前和生长加速共同重塑了全球变暖背景下的植被生长格局。

贺金生课题组长期从事高寒生态系统对全球变化的响应、高寒草地碳、氮循环等方面的研究。课题组依托于青海海北高寒草地生态系统国家野外科学观测研究站,建立了“增温-降水改变”控制实验平台(2011-今)、高寒湿地温室气体排放长期监测平台(2011-今)、高寒草地养分添加实验平台(2011-今)以及高寒草地放牧实验平台(2019-今)。

课题组近五年相关工作还表明,植物和微生物多样性在维持高寒草地生产力稳定性中起到重要作用(PNAS, 2018, 115: 4051-4056; Nature Communications, 2015, 6: 8159)、气候变暖会降低高寒草地的生产力稳定性(Nature Communications, 2017, 8: 15378)。

草地农业生态系统国家重点实验室、生态学创新研究院汪浩青年研究员为论文第一作者,贺金生教授为论文通讯作者,中科院西北高原生物研究所曹广民和赵新全研究员以及美国佐治亚理工学院蒋林教授等为论文共同作者。该研究得到了国家自然科学基金、兰州大学科研启动经费以及兰州大学“中央高校基本科研业务费专项资金”等项目的资助。

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图1. 两个时段1980-1983年(a)和2007-2010年(b)植物群落和不同功能群的生长格局。

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图2. 长期气候变化对青藏高原高寒草地植被生长格局的影响机制

气候变化 草地 季节动态 植被生长

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