梭梭群落构成与水分利用效率对降水变化的响应

古尔班通古特沙漠面积4.88万km2，较高的植被盖度使其成为我国干旱区唯一以固定、半固定沙丘为主的沙漠。该区植被主要是以梭梭和白梭梭为建群种的荒漠植物群落，它们阻止了沙漠流动,直接保护了周边的绿洲。在气候变化与人类活动的双重影响下，梭梭群落如何响应将直接决定沙漠周边绿洲的生态安全。基于荒漠植被的组成与动态主要由水分条件决定的事实，该项目首先根据用水策略的差异将梭梭群落划分成若干功能群，在深入研究各功能群用水策略及其对降水变化的响应和适应的基础上，利用跨尺度观测的实验数据，对梭梭群落在生理、个体、功能群与群落尺度的水碳平衡进行整合研究,探讨群落用水策略、用水效率对降水变化的响应，以期揭示荒漠区植被对降水变化的响应机制和响应特点，并回答未来气候变化情景下，该区荒漠植被能否继续履行绿洲生态屏障功能这个核心问题，最终为预测和模拟荒漠植被及荒漠区生态系统对气候变化的响应与适应奠定坚实的基础。

本项目以梭梭群落为对象，研究了本地优势荒漠区植物在全球变化背景下，群落水分利用策略对降水变化响应与适应。结合历史数据与观测数据，从生理、个体及群落不同尺度上，对梭梭群落构成与水分利用效率对降水变化的响应进行了研究。主要的研究内容包括：1、梭梭群落不同物种的用水策略及功能群划分；2、各功能群的水分本利用效率及其对降水变化的响应；3、生理、个体、功能群及群落尺度水分利用效率的整合；4、梭梭群落结构与功能对降水变化的响应与适应。. 本项目的实验结果表明，荒漠区的梭梭群落，对降水的变化有极强的适应能力。我们的数据发现，梭梭群落的各组分，不同层片对降水变化的响应明显不同。具有深根系的灌木（梭梭）主要利用地下水，采用形态调节的方式应对水分的匮乏。在降水减少后，大量的同化枝脱落以减少水分消耗，但当水分条件变好后，能够快速生长出新的同化枝，以最大限度地利用得到的水分进行光合，恢复其生产力。与此对应，草本层片则对短期的降水变化响应不显著，主要依靠春季的融雪水完成生长。降水变化的影响主要体现在由于密度制约导致的个体生物量变化上，层片生物量变化不显著。整体而言，降水变化导致的群落生物量变化，主要是梭梭同化枝的脱落与再生。. 通过对生理、个体和群落尺度的数据分析，我们认为，经过长期的进化与适应，梭梭群落能够很好地适应降水的变化，其生产力对降水的变化有着敏感的响应，但其组分的能够维持稳定。一般而言，谈到荒漠生态系统或植物群落，总是强调其是脆弱与不稳定的。但这种脆弱和不稳定是荒漠植物长期适应的一种策略，仅仅是生物量的变化，生长受到了抑制，但并没有影响其组成物种生活史的完成。即，荒漠生态系统或植物群落的脆弱与不稳定是一种生物量的动态变化过程，应该属于表观的脆弱与不稳定，其内部组分具有很强的稳定性。自然条件下，降水的变化往往是双向的，既有增也有减，在这样的条件下，虽然从群落表观来看，变化很大，但其组成结构不会发生大的变化。. 本项目的结果可以加深对荒漠区植物适应机制、荒漠区植物群落演替以及荒漠生态系统结构与功能的理解，可为类似地区退化生态系统恢复和相关研究提供理论依据。