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极端干旱和降水对沙垄不同坡向坡位短命植物地上生产力的影响

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近年来,干旱半干旱区极端干旱和极端降水事件出现的频次呈现增加的趋势,深刻影响着生产力和碳循环过程.荒漠生态系统植被对降水变化响应敏感,但短命植物层片地上生产力对极端干旱和极端降水的敏感性差异以及沙垄坡向坡位在其中的调节作用有待研究.该研究选择古尔班通古特沙漠南缘沙垄4个不同坡向坡位(西坡底部、西坡中部、东坡中部、东坡底部),设置连续2年减少和增加65％生长季降水量的野外原位控制实验来模拟极端干旱和极端降水事件,解析了短命植物层片地上生产力对极端干旱和极端降水的敏感性,探讨了坡向坡位因素的协同效应以及降水变化驱动短命植物层片地上生产力的机制.结果表明:(1)整体而言,短命植物层片地上生产力和生长季降水量的关系是非对称的,且地上生产力对极端干旱的敏感性强于极端降水.(2)具体而言,沙垄西坡底部、西坡中部和东坡底部短命植物层片地上生产力和生长季降水量表现为非线性饱和关系,地上生产力增加的幅度随着降水量的增加而降低;沙垄东坡中部共优种的存在改变了短命植物层片地上生产力与生长季降水量的关系,使两者表现为正线性关系.(3)短命植物层片密度(所有物种的种群密度之和)对地上生产力的影响最大,表明极端干旱突破了短命植物生理死亡的阈值,通过降低层片密度减少地上生产力;极端降水则通过增加层片密度以克服分生组织的约束,提高地上生产力.该研究可为极端气候事件频发背景下准确评估荒漠生态系统碳循环动态提供科学依据.
Effects of extreme drought and extreme precipitation on aboveground productivity of ephemeral plants across different slope positions along sand dunes

臧永新、马剑英、周晓兵、陶冶、尹本丰、沙亚古丽•及格尔、张元明

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荒漠与绿洲生态国家重点实验室, 干旱区生态安全与可持续发展重点实验室, 中国科学院新疆生态与地理研究所, 乌鲁木齐 830011

东北师范大学长白山地理过程与生态安全教育部重点实验室, 东北师范大学地理科学学院, 长春 130024

新疆大学生命科学与技术学院, 新疆生物资源基因工程重点实验室, 乌鲁木齐 830046

净初级生产力 短命植物 极端干旱 极端降水 敏感性 坡向坡位 古尔班通古特沙漠

国家自然科学基金国家自然科学基金新疆维吾尔自治区"天池博士"计划

41671207U2003214和41901134Y970000320

2022

10.17521/cjpe.2021.0473

植物生态学报
中国科学院植物研究所　中国植物学会

植物生态学报

CSTPCDCSCD北大核心
影响因子：2.162
ISSN：1005-264X
年,卷(期)：2022.46(12)
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