回答: 气候变化与未来新热带无尾类动物多样性的重组 由 董小骚很OK 于 2020-05-21 4:24

导读
全球气候变暖极大地改变了冬季降雪的格局。近年来，中国半干旱地区冬季降雪有增加的趋势。在这些水资源有限的生态系统中，冬季降雪是早春的重要水源，它也会影响营养物质的供应。然而，目前对冬季降雪对生长季生态系统生产力和植物群落结构的影响知之甚少。作者在内蒙古温带草原开展了为期5年的冬季除雪试验。测量并分析了2014年至2018年的生态系统碳通量变化以及2015年至2018年的植物生物量和物种组成。 6park.com
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正文
在干旱半干旱生态系统，降雨格局决定着植物生产力、物种格局和群落稳定性。在过去几十年，中国北方冬雪平均厚度呈现显著增加的趋势，特别是温带草原地区，该现象是由于冬季海平面压力较大和来自西伯利亚北部的冷空气涌动造成的。冬雪能够在生长季初期通过增加土壤养分和水分供应的方式刺激植物生长，特别是内蒙古温带草原植物，春季生长严重依赖于融化的冬雪。因此，冬雪覆盖的变化可能会影响植物的生理过程、物种间的竞争和群落组成，但我们目前对植物对积雪覆盖变化响应的认识还不够。 6park.com
冬季积雪产生的可利用资源时空变化能够调控植物物候和生物量分配。一方面，冬季积雪越深，积雪融化的时间越晚，从而延缓了春季的变绿，制约了植物在生长初期的生长。另一方面，融雪增加的水分和养分供应有助于植物在温暖的春季生长发育，从而加速生态系统碳净吸收和植物生产力的提高。此外，由于生根深度通常遵循水分入渗深度，一些植物将更多的光合产物分配给地下生物量，以从融雪中获得深层水供应，这对于缓解干旱和半干旱生态系统中水分限制的植物生长尤为重要。 6park.com
基于此，作者在内蒙古温带草原上进行了为期5年的模拟冬季降雪量增加的控制试验。通过植物生长和资源配置的变化来评估冬季积雪加深是如何调节群落组成和生态系统稳定性的，并提出如下假设： 6park.com
（1）冬季积雪加深将导致融雪后表层土壤水分短暂增加，随后在生长季节后期，深层土壤中排出的融雪增加了水的可利用性。 6park.com
（2）在深度积雪处理下增加水和氮的有效性将促进植物的碳吸收和更大的地下生物量分配，以改善生长季节后期的资源获取。 6park.com
（3）随着积雪的加深，资源利用率和生物量分配的变化将对不同植物功能群（禾草和非禾草）的表现产生不同的影响，从而导致地上生物量、净生态系统交换和植物群落组成的变化。 6park.com

图1 内蒙古草原积雪深度控制试验中测量的环境变量显示：（a）从0.5公里外的气象站观测到的2013年至2018年的降水量，灰色条表示日降水量，红色圆点表示生长季降水量，蓝色菱形圆点表示非生长季降水量；红色虚线和蓝色虚线分别表示生长季（274 mm）和非生长季（56 mm）1982年至2018年的平均降水量。（b）从2016年到2018年，在深度积雪（蓝线）处理和对照（红线）处理下，10cm到40cm深度不同土层的土壤含水量，以及与对照（黑色实线）相关的深雪地块平均土壤含水量差异（基于每日测量值）；灰色虚线表示处理之间土壤含水量的零差异，灰色遮阴代表生长季（4月至9月）；2016年和2017年、2018年的1月至3月的测量（仅深度为10和40 cm）来自一个深度积雪处理小区和一个对照处理小区，均通过EM50数据记录器记录；其他所有数据均通过Diviner 2000测量，所有值均为n=3的平均值。 6park.com

图3  2014-2018年深度积雪（蓝色三角形或柱状）和对照（红色圆点或柱状）处理下的净生态系统交换量（NEE）和净生态系统变化系数（CV），表明（a）生长季节每周测得的二氧化碳动态，（b）每次处理的平均年NEE，（c）NEE年内变化和（d）NEE的年际变化；重复测量方差分析（ANOVA）和单因素方差分析得出的p值表示处理间、日期或年份之间的显著差异，其中ns不显著；柱形图上的不同字母表示每处理的年份之间的显著差异；平均值和标准误差均为n=3下所得。 6park.com

图4  2015-2018年深度积雪（蓝色）和对照（红色）处理下的地上生物量（AGB），（a）为年总AGB，（b）为非禾草年总AGB，（c）为禾草年总AGB和（d）为年总AGB、非禾草 AGB和禾草AGB的年际变化系数（CV），平均值和标准误差为n=3下所得。在（a），（b）和（c）中，基于log10转换数据的重复测量方差分析中，处理和年份之间的显著差异显示为p值，其中ns不显著，横线上的字母表示每个处理的年份之间的差异；在（d）中，处理和年份之间的差异显示为p