松嫩草地植物群落根系动态及光合产物分配对降雨和增温的响应机制

由于根系研究费时、费力且方法上存在缺陷和不足，目前关于草地地下生态学过程的研究还十分薄弱。特别是将植物群落根系动态、光合产物分配模式与全球气候变化结合起来的研究就更少有报道。因此当前地下生态学的发展水平已经严重制约了生态系统与全球变化研究的理论拓展。本研究主要结合采用向内生长土芯法、同位素示踪法及微根窗法，以东北松嫩草地为研究对象，以地下生态学过程为研究核心，深入研究了在不同降雨量和增温条件下的地下净生产力、根系周转速率以及光合产物分配模式等。通过本研究试图准确量化松嫩草地地下净生产力及根系周转速率；揭示控制地下净生产力形成、根系周转速率及光合产物分配模式的生理机制。这些基本数据对理解维持草地生态系统的稳定性的机制、有效地进行草地生态系统管理以及推动草地根系生理生态学发展都具有极其重要的理论价值与实际指导意义。

本项目基本上按照项目计划书规定的时间段和内容，主要结合采用向内生长土芯法和微根窗法，对东北松嫩草地在不同降雨量和增温条件下，地下生态学过程进行了深入研究。通过本研究较准确的量化松嫩草地地下净生产力及根系周转速率，也揭示控制地下净生产力形成、根系周转速率及光合产物分配模式的生理生态学机制。研究发现在不同降雨梯度上增加降雨显著地增加地上、地下净生产力，也显著地增加了光合产物的地下分配量，同时根系的周转有加快的趋势。而减少降雨对地上、地下净生产力、光合产物的地下分配以及根系的周转影响不十分显著。说明松嫩草地生产力对减少降雨有强的弹性，有很高的稳定性，根据IPCC报告，北纬40-50度在未来有降雨增加的趋势，因而增加降雨能够增加地上、地下生产力对当地的草原牧业是一个利好因素，同时也能够增加松嫩草地土壤碳的封存量，因为根系是土壤有机质的重要的来源。同时增温对地上净生产力影响不显著，而增温显著地增加地下净生产力，同时植被的地下光合产物分配量增加，根系的周转加快。同时增温和降雨量有很高的耦合作用，只有在降雨较丰沛的年份，增温对地下净生产力和周转的影响才越明显。这些基本数据对理解维持草地生态系统的稳定性的机制、有效地进行草地生态系统管理以及推动草地根系生理生态学发展都具有极其重要的理论价值与实际指导意义。本项目培养博士研究生一名，硕士研究生3名，主持一次根系研讨会，参加3次国际会议，访问了美国堪萨斯州立大学，德国霍恩海姆大学教授到东北师大松嫩草原站进行了访问。发表SCI论文1篇，国际会议论文3篇，还有两篇SCI论文已经投稿。