極端降水變化的非線性響應及其驅動機制獲揭示

近日，中科院植物研究所研究員潘慶民團隊揭示了草原生產力對極端降水變化的非線性響應及其驅動機制。相關研究成果發表于《功能生態學》。

隨著全球降水波動的加劇，極端干旱和極端濕潤年份出現的頻率增加是未來全球氣候變化的顯著特征。草原生態系統生產力對降水變化十分敏感，揭示草原生態系統如何對極端降水變化做出響應對于理解和預測未來氣候變化對陸地生態系統的影響至關重要。目前，預測草原生產力對降水變化的響應多基于線性模型，但是隨著極端干旱、濕潤程度的加劇以及極端降水年份出現頻次的增加，草原生產力對降水量變化是否仍遵從線性響應規律及其背后的驅動機制，迄今尚不清晰。

對此，潘慶民團隊基于在內蒙古錫林郭勒草原生態系統國家站開展的降水控制實驗，結合長期觀測數據，發現草原生態系統生產力對極端干旱和極端濕潤處理的響應是非對稱的；極端干旱處理下草原生產力的降低顯著大于極端濕潤處理下生產力的增加。隨著降水量從極端干旱水平增加到極端濕潤水平，草原生產力呈現出非線性響應特征。

通過進一步研究，他們發現，在極端干旱處理下，水分是最主要的限制性資源；而在極端濕潤處理下，土壤養分變為最主要的限制性資源。限制性資源的轉換是驅動草原生產力產生非線性響應的主要機制；與此同時，草原群落結構的改變（即不同植物功能群的變化）也發揮著重要作用。

該研究表明，極端干旱和極端濕潤事件的增加可以導致草原限制性資源的轉變和群落結構的改變，進而引起草原生產力的非線性響應。