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    高寒生态系统研究取得进展
    2020-08-27 | 编辑: | 【 】【打印】【关闭

      2011年开始,张扬建团队扎根在西藏那曲地区的高寒草甸,建立了藏北高原草地生态系统研究站 (海拔4600m,拉萨站那曲研究基地)。围绕高原生态安全屏障建设和保护的国家需求、及全球变化适应和应对的学科前沿,研究团队克服高寒、缺氧等严酷的自然条件,在那曲相继建立了气候变暖、CO2加富、放牧和禁牧平行对比、水氮联网、及地空遥感对接等一系列重要的研究平台。通过10年的努力,藏北草地研究站已成为具有一定影响力的高原生态学研究基地,为高寒草地的可持续利用和管理、高原生态安全屏障保护提供科技支撑。 

      近期研究团队主要关注草地生物多样性与全球变化。气候变化影响着地球生态系统的许多方面,然而其对生态群落系统发育和功能特性的影响尚不清楚。为此,他们在高寒草地开展了多年的增温实验,研究了草地植物群落在分类、系统发育和功能水平上对环境变暖的响应。他们发现低水平增温对植物物种丰富度和系统发育/功能群落结构均无影响,而高水平增温显著降低了物种丰富度。增温幅度越高,环境过滤作用越强,最终导致物种组成和群落结构发生变化。高增温过滤掉与现存物种在功能上不相似或远亲的物种,驱动系统发育/功能群落结构从过度分散向随机。研究强调需要结合系统发育和功能的特性,以获得对气候变暖下植物群落反应的更全面的理解。 

      全球环境变化正在改变着陆地生态系统。过去的研究多关注生态系统层面的响应,而植物群落对全球环境变化的反应了解较少。通过在藏北高原高寒草甸进行多年的模拟CO2浓度升高 (+100 ppm) N添加野外控制实验,研究人员发现CO2N添加对高寒草甸物种多样性、群落结构和生物量具有协同作用。单独添加CO2N没有改变群落生物量、物种多样性和物种组成;而同时添加两种资源显著提高了群落生物量,降低了多样性,改变了群落物种组成。物种多样性的下降,主要归因于CO2 + N 增加了生物量,降低了土壤水分,促使一些个体大和比叶面积小的物种丢失。研究指出高寒草地群落生物量和群落结构可能受到大气CO2和土壤N营养的共同限制。 

      研究结果近期在线发表于国际生态学期刊《Journal of Ecology, IF=5.762》和《New Phytologist, IF=8.512》。论文第一作者为朱军涛副研究员、通讯作者为张扬建研究员和美国佐治亚理工学院蒋林教授。参加单位还包括华东师范大学和中山大学等单位。上述研究获得国家重点研发计划项目(2017YFA0604802, 2016YFC0501802)、中国科学院战略先导专项 (XDA20050102)、国家自然科学基金项目 (41571195, 41725003)、地理资源所可桢杰出青年计划 (2016RC102)、生态系统网络观测与模拟重点实验室青年团队项目 (LENOM2016Q0002)、以及美国国家科学基金项目 (DEB-1342754, DEB-1856318, CBET-1833988) 等资助。 

      相关论文: 

      (1) Zhu Juntao; Zhang Yangjian*; Xian Yang; Chen Ning; Li Shaopeng; Pandeng Wang; Jiang Lin*; Warming alters plant phylogenetic and functional community structure, Journal of Ecology, 2020, DOI:10.1111/1365-2745.13448. 

      (2) Zhu Juntao; Zhang Yangjian*; Xian Yang; Chen Ning; Jiang Lin*; Synergistic effects of nitrogen and COenrichment on alpine grassland biomass and community structure, New Phytologist, 2020, DOI:10.1111/nph.16767. 

     

    1 气候变暖改变了草地植物多样性和群落结构 

     

     图2 大气CO2和土壤N营养共同调控了草地生物量和群落结构 

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