荒漠草原区地上净初级生产力和土壤呼吸对降水变化的不同响应

作     者：Lihua Zhang Junfeng Wang Ruifeng Zhao Yafei Guo Lianyi Hao 

作者机构：College of Geography and Environment ScienceNorthwest Normal University967 Anning East RoadLanzhou 730070China 

出 版 物：《Journal of Plant Ecology》 (植物生态学报（英文版）)

年 卷 期：2022年第15卷第1期

页      面：57-70页

核心收录：

学科分类：0710[理学-生物学] 0907[农学-林学] 09[农学] 0903[农学-农业资源与环境] 0713[理学-生态学] 

基　　金：supported by the National Natural Science Foundation of China(41761043,41201196,41261047) the Youth Teacher Scientific Capability Promoting Project of Northwest Normal University(NWNU-LKQN2020-06,NWNU-LKQN-17-7) the Key Research and Development Program of Gansu Province(20YF3FA042). 

主　　题：初级生产力 植物生长 土壤呼吸 土壤碳平衡 极端降水 荒漠草原 不对称响应 

摘      要：降水变化既影响地上植被动态,也影响地下碳循环过程,尤其以干旱半干旱生态系统对降水的响应更为敏感。然而极端降水如何影响土壤碳固存潜力仍未得出明确结果。本研究在黄土高原西部荒漠草原样地实施了为期3年的降水控制实验,该实验包含5个降水梯度(即自然降水(对照),以及在自然降水基础上的减水40%、减水20%、增水20%、增水40%)。通过对不同降水处理下植物生长指标、地上净初级生产力(ANPP)、土壤水分和土壤呼吸(Rs)进行监测,采用双侧不对称模型揭示ANPP和Rs对降水变化的响应规律;采用结构方程模型,分析降水变化下影响ANPP和Rs的直接和间接因素。研究结果表明,ANPP对极端干旱的响应比极端湿润更敏感,在干旱和湿润年份均符合负向不对称模型。ANPP的变化主要受到降水的直接影响,同时,干旱年份植物密度的变化也对ANPP产生了影响。在湿润年份,Rs对降水变化的响应也呈负向不对称性。然而,干旱年份,Rs对降水变化表现出正向不对称响应,即对降水增加响应的敏感性高于降水减少,这可能与植物生长和ANPP对增水处理的正响应增加使自氧呼吸增强,及降水事件对异氧呼吸具有较强的‘Birch效应’有关。在干旱年份Rs对极端干旱(减水40%处理)表现出饱和响应。ANPP和Rs对降水格局改变的响应模式差异表明荒漠草原区极端湿润或干旱可能降低研究区土壤碳固存的潜力。