中大新聞網(wǎng)訊（通訊員呂娟容）在全球范圍內(nèi)，生態(tài)系統(tǒng)功能受到反復(fù)干旱和生物多樣性下降的威脅，但對多樣性-生產(chǎn)力關(guān)系的干旱依賴性仍知之甚少。植物多樣性和氣候變化是初級生產(chǎn)力和養(yǎng)分循環(huán)的關(guān)鍵驅(qū)動力。近年來，植物多樣性喪失與氣候變化相關(guān)的干旱之間的相互作用日益受到關(guān)注，有研究發(fā)現(xiàn)，由于多樣性喪失而導(dǎo)致的生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力下降可能會因干旱事件而加劇。更好地理解多樣性-生產(chǎn)力關(guān)系和干旱壓力之間聯(lián)系的內(nèi)在機(jī)制，對于氣候緩解工作和實施有效的基于自然的氣候解決方案至關(guān)重要。
中山大學(xué)有害生物控制與資源利用國家重點實驗室儲誠進(jìn)教授團(tuán)隊設(shè)計了模擬干旱和模式棄耕田群落（360個中型實驗生態(tài)系/植物群落）的兩階段實驗，以研究在隨后的干旱下，降雨的慢性減少（壓力干旱）是否以及如何改變土壤遺留效應(yīng)和植物多樣性-生產(chǎn)力關(guān)系。在第一階段，在環(huán)境或干旱條件下，在均質(zhì)土壤中種植了120個具有五個物種豐富度水平的模式植物群落，以生成“條件”土壤樣本。在第二階段，為新建立的植物群落提供了土壤接種物，無論是否有之前的干旱暴露，并經(jīng)受干旱或環(huán)境澆水條件（圖1）。具體而言，研究假設(shè)（i）干旱和植物物種豐富度共同影響土壤微生物群落，（ii）干旱土壤遺留效應(yīng)影響生物多樣性效應(yīng)對植物生產(chǎn)力的影響，以及（iii）隨后的干旱改變了干旱土壤遺留效應(yīng)對多樣性-生產(chǎn)力關(guān)系的影響。
圖1. 實驗設(shè)計的示意圖
研究發(fā)現(xiàn)（圖2-3）：（i）干旱降低了細(xì)菌和真菌的豐富度，并改變了植物物種豐富度和微生物群之間的關(guān)系；（ii）干旱土壤遺留效應(yīng)增加了生物多樣性凈效應(yīng)，但生物多樣性凈效應(yīng)對植物物種豐富度的響應(yīng)不受影響；（iii）植物物種豐富度和互補(bǔ)性/選擇效應(yīng)之間的聯(lián)系因過去和隨后的干旱而不同。本研究結(jié)果為在不斷變化的環(huán)境中生物多樣性與生產(chǎn)力的關(guān)系提供了機(jī)制上的見解，并對氣候變化下生態(tài)系統(tǒng)功能的穩(wěn)定性產(chǎn)生了影響。
圖2. 第一階段土壤微生物群落
圖3. 第二階段的地上生物量和生物多樣性效應(yīng)
研究成果以“Drought soil legacy alters drivers of plant diversity-productivity relationships in oldfield systems”為題于2022年5月4日發(fā)表在期刊Science Advances。
