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青海省寒区恢复生态学重点实验室合作研究发现降水利用效率可以解释不同降水条件下全球草原生态系统的净初级生产力分配格局

        有关植物生物量分配、权衡模式和地上/地下生物量的问题引发了激烈讨论。青海省寒区恢复生态学重点实验室周华坤研究员团队与客座研究员孙建研究员团队在全世界不同的草地生态系统中收集了217个样本,其中包含地上和地下净初级生产力的平均值(ANPP和BNPP),并基于BNPP与ANPP比率和平均年降水量(MAP)之间的关系,将生境划分为有限降水和无限制降水条件,以评估不同降水条件下的生物量分配和权衡模式。

        结果表明,在不同降水条件下,总体效益值分别为ANPP(0.04)和BNPP(0.13)。同时,研究结果将BNPP添加到降水利用效率(PUE)的计算中,并确认PUE可以解释ANPP和BNPP在降水限制条件下的净生产力分配模式和权衡。该研究强调了全球草原生态系统中无限/有限降水背景下的生产分配和权衡模式,并将PUE与生产力分布联系起来,有助于理解复杂的生态过程机制,对全球气候变化背景下草原的管理和保护起到至关重要的积极作用。

        该研究成果于2019年7月以“Precipitation-use efficiency may explain net primary productivity allocation under different precipitation conditions across global grassland ecosystems”为题在线发表在《Global Ecology and Conservation》期刊上。

 

        论文链接:https://doi.org/10.1016/j.gecco.2019.e00713

图1 数据集中217个样本的位置

图2 通过对年平均降水量(MAP)、年平均最高气温(maxT)各因子的冗余分析(RDA)和相关分析,得出了年平均降水量(RDA)、年平均最高气温(maxT)各因子之间的相关性。最低平均气温(minT)、年平均气温(MAT)、干旱指数(Al)、风速(WS)、水汽压(WVP)、太阳辐射(s)、土壤容重(SBD)、有机碳(SOC)、pH值与地下净初级生产力(BNPP):地上净初级生产力(ANPP)之比(BNPP/ NPP)如图所示。圆圈为贡献因子,红色圆圈为与年平均降水量(MAP)相关的因子。红色的“*”表示0.01

水平显著负相关,蓝色“*”表示0.05水平显著正相关。

图3  利用结构方程模型(SEM)分析气候和土壤因子变量对平均年降水量(MAP),干旱指数(AI),风速(WS),土壤容重(SBD)的直接和间接影响,有机碳(SOC)和降水利用效率(PUE)在降水量有限的背景下对ANPP和BNPP进行权衡。标准化的总系数列在每个重要路径上。实线箭头的厚度反映了标准化SEM系数的大小