温带荒漠一年生草本植物生活史对策对降水格局的响应

Water is one of the key limited element in arid desert regions. Life-history strategies of desert plants are dependent on temporal distribution patterns of precipitation. Annual herbaceous species are important components of desert vegetation, which has essential ecological roles in maintaining the stability and sustainable development for desert ecosystems. However, understanding about the responses of life history strategies of annual herbs to desert precipitation patterns remains limited. The threshold of precipitation to complete life history is still unknown. In the study, the germination strategies and reproductive strategies are investigated to analyze the life history strategies of each species in Tengger Desert. The precipitation variability in different time scales were combined to explore the responses of life history strategies to precipitation. Meanwhile, precipitation simulation was conducted to reveal the threshold of precipitation patterns and amounts to complete life-history. This study aims to uncover the adaptive mechanisms of annuals herbs to desert precipitation patterns in populations level, and understand the ecological functions of life-history strategies in maintaining the stability and persistence in community level. This study is also expected to provide scientific data for ecosystem management and sustainable development.

水分是干旱荒漠区生态过程的关键限制因子之一，荒漠区植物的生活史对策主要受降水格局的影响。一年生草本植物是荒漠区植被生态系统的重要组成部分，对维持荒漠生态系统的稳定性和可持续发展发挥重要的生态作用。然而，荒漠一年生草本植物的生活史对策是如何响应降水格局的变化的？维持一年生草本植物完成生活史的降水量阈值是多少？目前尚不明确。本研究拟以腾格里沙漠东南缘的一年生草本植物为研究对象，结合不同时间尺度上降水格局的变化，通过连续野外观测的方法对其萌发对策、繁殖对策进行分析，探究各种群生活史对策对降水格局的响应。同时采用模拟降水试验，探究维持种群生活史完成所需的次降水量、频次及年降水量的阈值。该研究有利于理解种群水平上荒漠一年生植物对荒漠环境降水的适应机制，以及群落水平上荒漠生态系统稳定性及多样性的维持机理，同时为荒漠生态系统的植被修复和可持续发展提供科学依据。

水分是干旱荒漠区生态过程的关键限制因子之一，荒漠区植物的生活史对策主要受降水格局的影响。一年生草本植物是荒漠区植被生态系统的重要组成部分，对维持荒漠生态系统的稳定性和可持续发展发挥重要的生态作用。然而，荒漠一年生草本植物的生活史对策是如何响应降水格局的变化的？本研究以腾格里沙漠东南缘的一年生草本植物为研究对象，结合不同时间尺度上降水格局的变化，通过连续野外观测的方法对其萌发对策、繁殖对策进行分析。室内萌发实验结果显示，四种一年生草本植物的萌发特性彼此不相同:发芽率高低不一；发芽格局不一致，表现在初始发芽期、发芽高峰期、发芽高峰数、发芽高峰值、发芽持续期等。野外监测结果表明，降水量及降水格局显著影响草本植物的幼苗萌发、存活、生长及繁殖。草本植物的萌发率、种群数量、种子的数量及大小，随着香水量的增加而增加。此外，种群的萌发格局与降水格局呈现显著的相关性。因此，不同植物的生活史对策对降水格局表现出显著的可塑性，有利于植物适应荒漠区环境的不确定性。且不同植物的生活史格局不同，有利于减小种间竞争，从而实现群落的稳定性。该研究有利于理解种群水平上荒漠一年生植物对荒漠环境降水的适应机制，以及群落水平上荒漠生态系统稳定性及多样性的维持机理，同时为荒漠生态系统的植被修复和可持续发展提供科学依据。