極端降雨發(fā)生頻率和強(qiáng)度的增加是全球氣候變化的一個(gè)重要特征。由于具有極端性，極端降雨可能突破生態(tài)系統(tǒng)彈性閾值，產(chǎn)生與趨勢性降雨變化不同的生態(tài)效應(yīng)。因此，包含極端降雨在內(nèi)的極端天氣效應(yīng)研究是氣候變化預(yù)測和適應(yīng)的關(guān)鍵，成為生態(tài)學(xué)家熱切關(guān)注的研究領(lǐng)域。
中國科學(xué)院成都生物研究所孫庚課題組于2015年在Plant & Soil上發(fā)表極端干旱對高寒草甸土壤生態(tài)過程影響的文章，揭示了高寒草甸土壤過程對極端干旱具有較強(qiáng)的恢復(fù)力以及植物和微生物相互作用共同調(diào)控極端干旱對土壤過程的生態(tài)效應(yīng)。然而，與極端干旱相對的極端降雨事件，是否對一個(gè)中生性的高寒草甸有顯著影響，不同時(shí)間發(fā)生的極端降雨是否有不同效應(yīng)，不同植物類群有何響應(yīng)差異等問題值得進(jìn)一步研究。
為此，孫庚課題組在青藏高原高寒草甸設(shè)置了百年一遇的極端降雨試驗(yàn)，系統(tǒng)研究了發(fā)生在不同時(shí)間的極端降雨對高寒草甸植物地上地下生產(chǎn)力、群落結(jié)構(gòu)、土壤呼吸、土壤酶活、土壤微生物、土壤養(yǎng)分和礦化過程等的影響。研究發(fā)現(xiàn)，高寒草甸對極端降雨有較強(qiáng)的恢復(fù)力，尤其是地下過程在極端降雨結(jié)束后在較短時(shí)間內(nèi)就能恢復(fù)到與對照相近的狀態(tài)。但是，與全年降水均勻增加相比，極端性的降雨事件對青藏高原中生性的草甸系統(tǒng)有更顯著的影響，生態(tài)系統(tǒng)可能對這種極端性事件產(chǎn)生“記憶”而影響生態(tài)系統(tǒng)響應(yīng)。研究結(jié)果表明，發(fā)生在春季和夏季的極端降雨對植物生產(chǎn)力有不同作用。春季極端降雨由于降低植物返青生長期的土壤溫度，導(dǎo)致微生物總量和活性降低，不利于植物地上生長。尤其是，春季極端降雨對禾草和莎草的負(fù)面影響比對雜草更明顯，可能是造成草地退化的原因之一。夏季極端降雨顯著增加土壤微生物量、酶活，進(jìn)而有利于土壤礦化作用、增加土壤養(yǎng)分；土壤養(yǎng)分與水分的協(xié)同作用進(jìn)一步增加植物地上生產(chǎn)力。
該研究成果近日以Biotic and abiotic controls in determining exceedingly variable responses of ecosystem functions to extreme seasonal precipitation in a mesophytic alpine grassland 為題在線發(fā)表在《農(nóng)業(yè)和林業(yè)氣象學(xué)》[Agricultural and Forest Meteorology 228-229 (2016), 180–190]上。
