DOI:https://doi.org/10.1016/j.agee.2024.109312
主要内容:
干旱的强度和频率不断增加,威胁着草原的生态系统功能。虽然干旱一般会限制植被的生长,但干旱时期和草原退化状况的影响尚不清楚。我们选取了中国北方三片退化程度不同(极度、中度和轻度退化)的草原,研究了不同时期(生长季早期、中期和晚期)的30天干旱事件对土壤水分(SWC)、植被覆盖度和地上净初级生产力(ANPP)的影响。
主要结论:
我们发现,干旱事件通过减少SWC约22–75%导致季节性植被覆盖度显著下降,但对ANPP的影响较弱。在不同干旱时期中,植被覆盖度对早期干旱的敏感性最小,具有正向遗留效应,对中期干旱的敏感性最大,具有负向遗留效应。晚期干旱会对明年春季产生负向遗留效应,但对明年夏季产生正向遗留效应。植被组成(以退化指示植物的比例计算)在调节退化草原的季节性干旱敏感性方面发挥着重要作用。我们的研究结果强调,为了更好地了解草原生态系统在干旱事件中的表现,我们必须考虑干旱时间和草原退化状况的影响。
主要图表:
图 1 . 10 cm 土壤水分含量 (SWC) 对干旱处理的响应。ED,极度退化草地;MD,中度退化草地;LD:轻度退化草地。早期,5 月 15 日至 6 月 15 日;中期,6 月 15 日至 7 月 15 日;晚期,7 月 15 日至 8 月 15 日;生长季,5 月 15 日至 8 月 15 日。C,对照;ESD:早期干旱;MSD:中期干旱;LSD:晚期干旱。
图 2.植被覆盖度对干旱处理的反应。ED,极度退化草地;MD,中度退化草地;LD:轻度退化草地。早期,5 月 15 日至 6 月 15 日;中期,6 月 15 日至 7 月 15 日;晚期,7 月 15 日至 8 月 15 日;生长季,5 月 15 日至 8 月 15 日。C,对照;ESD:早期干旱;MSD:中期干旱;LSD:晚期干旱。
图3.植被覆盖度的干旱敏感性(lnRR)(a)在3个场(空心圆为平均值,白色水平线为中值,箱线为四分位数,短水平线为10%和90%分位数,十字为极值)和(b)在不同场(实心圆为平均值,短水平线为10%和90%分位数,圆点为异常值)中。ED,极度退化草地;MD,中度退化草地;LD:轻度退化草地。早期,5月15日至6月15日;中期,6月15日至7月15日;晚期,7月15日至8月15日。
图 4.植被覆盖度季节性干旱敏感性(lnRR)与土壤(a)含水量(绝对值)、(b)含水量变化(lnRR)和(c)含沙量比例之间的关系。实线回归表示在显著性水平α = 0.10 下的关系。5 月初 15 日至 6 月 15 日;中旬,6 月 15 日至 7 月 15 日;晚季,7 月 15 日至 8 月 15 日。
图 5.植被覆盖度的季节性干旱敏感性 (lnRR) 与 (a) 一年生植物、(b) 中期退化指标、(c) 顶级物种、(d) 禾本科植物、(e) 莎草科植物和 (f) 草本植物的比例之间的关系。实线回归线表示显著性水平 α = 0.10 的关系。早期,5 月 15 日至 6 月 15 日;中期,6 月 15 日至 7 月 15 日;晚期,7 月 15 日至 8 月 15 日。
图 6 . ANPP 对干旱处理的响应。ED,极度退化草地;MD,中度退化草地;LD:轻度退化草地。C,对照;ESD:早期干旱(5 月 15 日至 6 月 15 日);MSD:中期干旱(6 月 15 日至 7 月 15 日);LSD:晚期干旱(7 月 15 日至 8 月 15 日)。
图7. ANPP的干旱敏感性及退化指标和功能组成分。ESD:前期干旱(5月15日至6月15日);MSD:中期干旱(6月15日至6月15日);MSD:中期干旱(7月15日至7月15日);LSD:后期干旱(7月15日至8月15日)。中心圆、长水平线和短水平线分别为平均值、中位数和10%和90%分位数。