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降水事件之间的中度长时间干燥间隔促进生产羊草在中国东北半干旱草原

抽象的

背景

预计气候变化预计会导致季节性季节性期间降水量的变化和分配。降雨的“重新包装”对于草地生产力尤为重要。在这里,我们设计了一个双因素全部造成实验(三级降水量和六种水平的干燥间隔),以研究降水模式对生物质生产的影响羊草(trin。)Tzvel。(欧亚大陆东部草原的优势种)。

结果

我们的研究结果表明,延长干旱间隔的降雨量增加促进了生物量生产L. Chinensis.通过增加土壤水分,除了最长的干燥间隔(21天)。然而,每次事件的降水量增加的延长干燥间隔降低了可用的土壤氮含量,尤其是土壤没有3.-- n含量。对于小而频繁的降雨模式,L. Chinensis.由于植物尺寸(植物高度)和更少的振铃,生物量减少。在很大的雨水下落下了几次事件,生物量的减少不仅受到植物个体尺寸和更低的ramet数量的影响,而且通过萎缩的地上零件,这是由于较低的土壤含水量和较低的3.-- n含量。

结论

我们的研究表明,延长的干旱间隔和大的降水事件将显著改变未来草地生产力。延长干旱间隔期和增加间隔期降雨量的某些组合可提高半干旱草地的生产力。然而,这种降雨模式可能会加速土壤有效氮的流失。在极长干旱间隔期下,降水间隔期超过土壤水分补给间隔期,土壤有效水分完全枯竭,植物生长停止。这表明,气候变化导致的降雨季节分布的变化可能对草地生产力产生重大影响。

背景

水分可得性是干旱和半干旱生态系统中植物生产力的主要制约因素[12],并将受到持续和未来气候变化的强烈影响[3.].植物土壤水的可用性受降水量的量和分布[123.].目前,深入研究表明,草地生产力与降水量存在较强的正相关[14.].然而,对于一个给定的站点,这种关系并不总是线性相关的[5.6.]因为生长季节内降水事件分布的变化[7.].

气候变化情景预测了干旱和半干旱生态系统中降水的数量和分布的显著变化,这可能导致植物生产力的变化[8.9.].一般来说,小而紧密聚集的降水事件蒸发迅速,只湿润表层土壤,这对植物生产力的影响有限[10.].然而,它可以促进浅根植物的生产力,如合并[11.].中等降水事件之间的中间间隔可能引发一系列较短的生物质生产,因为土壤开始在这些事件之间干燥;然而,除非降水事件之间的间隔超过土壤水分充电间隔,否则可用的土壤水分不会完全耗尽。当可用的土壤供水变得完全耗尽时,生物质生产停止了[12.13.].当发生较大的降水事件时,土壤水进入轮廓的更深层次和较低的比例丧失蒸发增加了植物摄取土壤中的水量和持续时间[114.15.16.].除了受土壤水分的限制外,土壤养分含量在干旱生态系统中固有低,潜在限制植物生长[13.17.].降水通过淋滤和径流直接影响土壤养分。频繁的大降雨事件将增加土壤养分通过淋滤流失的可能性,在干旱生态系统的根区以下的深层土壤中积累养分[18.19.].同时,土壤养分也会受到植被吸收的间接影响[20.21.].因此,植物生长对降雨模式的变化的反应可能受土壤水和养分可用性的影响[7.13.17.22.].

羊草(trin。)Tzvel。是一个主要的常年根茎草,广泛分布在欧亚斯特朝鲜东部的蒙古到蒙古和中国北部和西伯利亚西北部[23.].该草原面积约为4.2 × 105. km2,L. Chinensis.占草原生产力的80-90% [24.].除了广泛的分布和高产,L. Chinensis.还具有高饲料质量(19.5%粗蛋白,3.1%粗脂,35%粗纤维和6%灰分)用于牛和羊[25.].改变L. Chinensis.产量与当地生态系统健康和畜牧业生产密切相关[26.27.].作为典型的半干旱草原,L. Chinensis.草地生产力由降水模式调节[4.26.28.].先前的研究已经揭示了这些变化的可能原因L. Chinensis.由降雨量引起的草地生产力是在单株大小或密度的变化L. Chinensis.[4.].然而,降雨事件之间的干燥间隔对L. Chinensis.草地生产力尚不清楚。

降雨模式目前正在发生变化,预计将继续随着全球变暖而变化[3.].更深入地了解降雨量和间隔对主导物种的影响对于预测由于降雨模式的未来变异导致草地生产力是必不可少的。在这项研究中,进行了实验以研究响应L. Chinensis.改变长期平均值以及降雨量的年间变异量和间隔。本研究的第一个目标是量化如何L. Chinensis.生长对降水格局变化的响应不同。由于降水模式对植物生长的影响可能是由于土壤水分和养分变化的直接影响,本研究的第二个目标是研究降水模式对植物生长的潜在机制L. Chinensis.通过量化土壤水分和养分对植物生长的影响,生长对降水格局变化的响应。在上述研究的基础上,我们提出了两个假设。1)小而紧密聚集的降水事件只湿润表层土壤并迅速蒸发,对植物生产力的影响有限。然而,适度延长间隔期和较大的降雨会增强土壤浅土层和深土层的水分,并进一步促进植物生长。2)在极长干旱间隔期条件下,土壤水分成为一个完全耗竭的因子,因为在两次降雨之间土壤中极低的水分水平超过了植物的耐受能力,导致植物生长停止。

结果

降雨处理对植物生物质生产和分配的影响

降水量的变化和干间隔期的长短对地上生物量和地下生物量有显著的主效应1).随着降雨量的增加,除了21天干燥间隔处理外,下面的生物量和地下生物量明显增加(图。1).随着干燥间隔的长度延伸,地上生物质和地下生物量显示了一条单孔曲线(图。1).地上生物量最大值为139 g m- 2在15天的干燥间隔处理下,r-和188 g m- 2237 g m- 2在18 d干间隔处理下,对R0和R+分别进行了处理。1).在21 d的干间隔处理下,地上部L. Chinensis.约60天的治疗后(7月底)枯萎(图。1).此外,降雨量和干燥间隔的变化也对生物质生产具有显着的互动影响(表1).

表1双向ANOVA的结果(F值),用于降雨量和干旱间隔对植物性状和土壤性质的影响
图1
图1

的反应L. Chinensis.地上生物量和地下生物质到降雨量的变化和干燥的间隔。每个干燥间隔的值是平均值±se(N = 4). Capital letters indicate significant differences (P.< 0.05),干间隔处理间用小写表示.L. Chinensis.在21天的间隔(阴影部分)期间枯萎

降雨量和干燥间隔的变化及其相互作用对S / L和R / S具有显着影响L. Chinensis.(表1).降雨量的增加和延长的干燥间隔显着降低S / L(图。2一个)。在延长干燥间隔下,R / S值产生凹形曲线(图。2b)。

图2
figure2

反应(一种)茎与叶的比例和(B.)根部与降雨量的变化和干燥间隔的比例。每个干燥间隔的值是平均值±se(N = 4). Capital letters indicate significant differences (P.< 0.05),干间隔处理间用小写表示

降雨处理对植物高度和苎麻数的影响

降雨量和干间隔期的变化对株高和分株数有显著的主效应(表)1).除D21处理外,降雨量的增加导致株高和分株数显著增加(图2)。3.a, b)。随着干间隔的延长,株高和分株数呈先增加后降低的趋势。3.a,b)。对于R-的R-,在D15处理下观察到植物高度和ramet数的峰值,具有D18处理的R0和R +的最大值(图。3.a,b)。降雨量的变化和干燥间隔也对植物高度具有显着的互动影响(表1).

图3
图3

反应(一种)植株高度及(B.)分株数与降雨量和干间隔期的变化有关。每个干燥间隔的值是平均值±se(N = 4). Capital letters indicate significant differences (p < 0.05) between rainfall amount treatments and small letters between dry interval treatments

降雨处理对土壤性质的影响

降雨量,干燥间隔长度的变化以及它们的相互作用对平均土壤含水量(MSWC)有显着影响(表1).增加的降雨量增加了MSWC的显着增加(图。4.a, b, c)。随着干燥时间的延长,MSWC先增大后减小(图4)。4.MSWC值在D18处理时达到最大值,达11.3 (% v v)- 1), 13.7 (% v v- 1)和16.3(%V V.- 1)分别用于R-,R0和R +(图。4.一个)。

图4
装具

实验期内盆栽土壤含水量的动态。一种B.C表示降低( - 30%),对照和增加(+ 30%)降雨量。不同的彩色线代表不同的降雨间隔。插图指示不同降雨量和干燥间隔处理下的平均土壤含水量(MSWC)。小写字母在降雨间隔之间表明MSWC的显着差异

在速效土壤养分方面,降雨量和干间隔长度的变化对速效土壤NH有显著的主效应4.+-N,没有3.--N和P(表1).降雨量升高减少了可用的土壤NH4.+-N,没有3.--N和P(表1,无花果。5.a, b),但随着干燥间隔的延长,趋势是先减少后上升(图2)。5.a,b)。在R-,R0和R +的D18处理下观察可用土壤N和P的最小值(图。5.a, b).此外,降雨量和干燥间隔的变化对NO也有显著的交互作用3.--N(表1).

图5
figure5

反应(一种)土壤硝态氮含量(NO3--N)和土壤氮含量(NH4 + -N), and (B.)可用土壤磷以降雨量和干燥间隔的变化。每个干燥间隔的值是平均值±se(N = 4). Capital letters indicate significant differences (p < 0.05) between rainfall amount treatments and small letters between dry interval treatments

植物生物量生产对降雨格局变化的响应机制

在进行PLS-PM(偏最小二乘路径模型)分析之前,采用逐步回归方法确定环境因素(降雨量、干间隔、有效土壤NH)的相对重要性4.+-N,没有3.--N,P和MSWC)在解释植物生物质。我们发现干燥的间隔,MSWC和土壤没有3.--N显著影响植物生物量。随后的PLS-PM显示了植物生物量生产与干燥间隔、MSWC和NO的直接和间接关系3.--N。干燥间隔显示出与生物质生产的直接负(效果大小 - 0.24)。干燥间隔也可以通过改变MSWC(效果大小0.76)而不是影响生物量产生。3.--N(效果大小−0.29)。MSWC对植物生物量有正效应(效应值0.33),对NO有负效应3.--N(效果大小−0.9)。没有3.--N与生物量产量呈负相关(效应大小−0.58)(图。6.).

图6
figure6

干燥间隔的直接和间接影响,平均土壤含水量和土壤NO3-采用偏最小二乘路径建模确定植物生物量-N。观测到的变量用椭圆表示。载荷(观测变量之间的相关性)用箭头线附近的值表示,路径系数(观测变量之间的)和决定系数(R)表示2在999次引导后计算。该模型使用拟合优度(GOF)统计量进行评估,GOF是衡量总体预测性能的指标。GOF为0.59

讨论

除了21天的间隔处理外,植物地上的生物量和地下生物量显着增加了越来越多的降雨量,无论短期还是长期的干燥间隔处理,1).事实上,以前已经证实,增加降雨量可以缓解干旱和半干旱生态系统的干旱[29.30.].生物量生产与降雨事件之间适度延长的干燥间隔之间存在正相关的原因可能是在蒸发需求可以忽略的深处(0-10厘米剖面深处)土壤水分的增加,这与在剖面深处有少量降水的情况形成了对比[15.(图。4.).实际上,细根L. Chinensis.位于0-10 cm土壤剖面,因此该植物可同时利用浅层和深层土壤水分资源[31.].不同降雨模式下植物水分状况也支持地上部生物量变化的结果(图S2).7月下旬植株地上部分枯萎,净光合速率和蒸腾速率均为零。8月2日复水后,新分株从地下芽萌发。新叶具有较高的光合速率和蒸腾速率,因此21 d干间隔的平均光合速率和蒸腾速率差异不显著,甚至高于6 d干间隔(图S2A和B)。然而,绿叶至总叶片比率达到21天间隔处理中的最小值(图。2d)。该结果部分类似于在多年生地区进行的研究Bouteloua Gracilis.在科罗拉多东北部,降雨量较少但较大的草原产生了最高的地上生物量[15.].它还支持我们的第一个假设,长时间干燥间隔与大型降雨事件相结合,可以提高半干旱草原的植物生产力。然而,我们的结果与对干燥间隔对生长的影响的研究不一致agriophyllum squarrosum在毛乌素沙漠[29.].这可能与毛乌素沙漠土壤质地为沙质,保水能力较低有关[29.].然而,我们的研究现场的土壤是粘土壤土,其水持量高于沙土[32.].其次,A. squarrosum.为一年生forb,对土壤水分环境有不同的响应[15.29.].因此,它表明植被与降雨模式的响应随土壤类型和物种变化而变化[33.].

在低降雨量的情况下,与更频繁的降雨事件相结合,L. Chinensis.由于植物尺寸和下部的较低次数,地上生物量降低了(图。1,无花果。3.).同时,观察到S / L和R / S比的较高值(图。2).这些结果表明L. Chinensis.可以采取避旱策略,以减少水分损失,并维持植物组织在这种降雨模式下的水合作用。然而,如果干燥间隔太长,超过了植株的耐旱性,植株的地上部分可能会枯萎(图。1,无花果。3.).这种现象的机制包括叶绿体中的抗氧化剂防污的丧失,并在地上组织中加速衰老,以保护来自水损失的以下地下芽[34.35.].植物可以通过不同的自适应策略来抵抗和生存干旱,但植物生产力下降将会下降。该结果证实了第二个假设,一旦降水事件之间的间隔超过土壤水分补给间隔,植物生长就会停止。

以前的研究表明,年降雨量只能部分解释草地生产力的差异[36.].降雨事件之间的间隔长度和降水强度也可被确定为植物生长的重要调节因子[37.].在我们的研究中,我们发现干燥间隔可以通过改变MSWC和可获得的土壤氮来影响植物生物质产生(图。6.).此外,随着降雨间隔的延长,土壤有效氮含量也随之降低。5.).延长的干燥间隔可以与给定的降雨量的大雨事件相结合,可以增加土壤含水量,然后增强可用土壤营养素的溶解度。然后,土壤可用营养素可以更容易被植物吸收[20.].此外,每次事件的降雨强度增加可能导致可用氮气浸出到更深的土层中[18.],高含水量也可以通过置换氧和创造土壤缺氧条件,进而促进硝酸盐厌氧还原为N,从而提高反硝化速率2和N2O (21.].建议,由于气候变化导致的重度降水事件的频率可能会加速半干旱草原生态系统中可用土壤氮的损失。

结论

我们的结果表明:1)对于长期干燥间隔的某些组合和干预高降雨事件,可能会改善半干旱草地生产力,但这些条件可能导致氮气通过浸出和植物吸收产生氮气限制。2)在极其长时间的干燥间隔下,即使平均土壤含水量可能很高,当干燥时期的长度超过土壤水分充电间隔时,植物生长也停止了。产量L. Chinensis.直接影响欧亚草原的畜牧业生产和地方经济。同时,L. Chinensis.是一个典型的常年根茎草,回应L. Chinensis.降雨量变化也可以反映其他多年生草,至少根根草草的响应,降雨量的变化。这些结果暗示,中度延长的干燥间隔随着介入的沉淀事件,可以促进半干旱草地生产力,但极度延长干燥间隔限制生产。本研究突出了半干旱生态系统中降水模式改变的沉淀模式的关键作用。

方法

研究场地和植物材料

该实验是在宋嫩草原中部进行的(东北师范大学的松嫩草地生态研究站,吉林省长岭县,44°45'n,123°45,123°45,位于东北欧洲干草原。这部分草地属于东北师范大学的实验土地,对草原科学研究,大学允许我们在这里进行实验。该地区具有典型的热辣季风气候,含有干燥和寒冷的冬季,夏季相对潮湿和夏季32.38.].年平均气温4.6°C ~ 6.4°C,年降水量280 ~ 400 mm,近50年(1961 ~ 2010年)约80%的降水事件发生在6 ~ 8月。单一优势物种是lemus。中国人(trin。)Tzvel。(西北农林科技大学植物标本馆(WUK, 0442655))。L. Chinensis.是一种多年生无性系植物,具有旺盛的地下根状茎。它主要依靠无性繁殖来更新种群,对牛羊等牲畜有很高的适口性[39.].因此,预测生产的生产L. Chinensis.,有必要了解降雨变异对该地区生长的影响。

实验设计和现场操作

我们使用双因素随机完全区组设计来控制2018年6月至8月降水事件之间的降水量和干燥间隔。根据当地现场的历史降水数据(来自长岭县气象局的数据),采用了三个级别的控制降水。6月1日至9月1日的长期平均生物有效降水为334 mm (R0),相对于长期平均生物有效降水233 mm和434 mm (R-和R+)分别减少30%和增加30%。日降水量大于或等于2毫米的事件被视为生物有效事件[15.].同时,连续三天连续降水的情况分为两项事件[15.].在本网站,降雨事件之间的干燥间隔从8.6天到13.3天。基于IPCC预测,降雨事件之间的干燥间隔将在未来延长[9.],我们选择了六个水平的干燥间隔;六天,九天,十二天,十五天,十八天和二十一天。

为了更准确地确定降雨量和间隔,我们在带钢框架和清澈的聚乙烯屋顶(避难所的长度和宽度分别为6.5米和4.5米)下进行了模拟的降雨实验。2018年5月15日,春盛穆教授进行了植物材料的正式鉴定,并选择了一系列均匀的L. Chinensis.草原实验。我们取下了垃圾,然后从均匀地挖出植物 - 土芯(直径为24厘米,深度25厘米)L. Chinensis.草原。试验共设18个(3 × 6)处理,每个处理4个重复,共72个(18 × 4)株土芯。仔细挖出后,每个植物土芯被转移到一个塑料罐中(直径24厘米,高26厘米)。的生根系统L. Chinensis.主要分布在0-10厘米的土壤深度内,因此罐的高度足以用于植物根生长[31.40].在实验之前,植物被允许适应锅15天,并充分浇水每三天(共5次),以确保生存,甚至增长(约11.4±1.3厘米高的植物在每个壶),和土壤含水量的值(异Pico64 (IMKO来衡量。GmbH是一家。Ettlingen。(6.03±0.52% v v)- 1).用测量缸量化实验水量,我们使用浇水可以模拟自然沉淀,浇水发生在6:30至9:30之间(有关降雨事件的强度和间隔的详细信息,请参见表2).

表2每个降雨事件的详细日期和强度。6天,9天,12天,15天,18天和21天的降雨间隔的频率分别为15,10,8,6,5和4。R-,R0和R +处理的总止吐量分别为233毫米,334毫米和434毫米

在我们的实验中,罐的排列如图1所示。1.将盆距离避难所边缘0.75米,以防止环境降雨暴露。处理之间的过道是0.5米。连续花盆之间的距离为0.13米。最终收获是在2018年8月26日,从一开始就有87天的时间。为了模拟自然条件,将72罐埋入土壤中,上边缘1厘米在土壤表面上方。避难所的屋顶仅在雨季赛事中使用,因此一旦天气转动,我们就立即取下了聚乙烯屋顶。每个锅在底部有1.5厘米直径的孔,以允许排水[28.].

土壤性质

用TRIME Pico64 (IMKO)测量每盆10 cm处的土壤体积含水量。GmbH是一家。Ettlingen。德国)每一至两天在下午16:00-17:00之间安装现场湿度tdr传感器。平均土壤含水量(MSWC)计算为试验期间土壤含水量的平均值。在处理结束时,从每个花盆(小心地去除植物材料)中取出三个土芯(直径2cm,深度25cm),并装入密封袋中混合,形成一个复合样品。在运送到实验室的过程中,土壤样品被保存在一个冷却器中,在那里它们被仔细地均匀化并通过2mm的网格筛分。每个样本在取根后被分成两部分。其中一部分保存在−20℃,测定土壤铵态氮含量(NH4.+-N)和硝酸盐含量(没有3.--N)。其余的用于测量空气干燥15天后可用的P浓度。土壤NH的浓度4.+- n,没有3.--N采用连续流量分析仪测定(Alliance flow analyzer, Futura, Frépillon,法国)。用钼酸盐蓝比色法测定土壤有效磷,萃取0.5 mol L- 1Nahco.3.

植物的性能

每盆随机标记3株,测定光合指数。利用开放气体交换系统(PPsystem, CIRAS-3, Hasha Scientific Instruments Limited, USA)测定了植物的净光合速率(A)、蒸腾速率(E)和水分利用效率(WUE)。为了减小实验误差,在8月1日至8月15日,分别在浇水前和浇水后的一天进行了光合指标的测定,两次测定的平均值代表实际光合指标。同时,我们于2018年8月25日对每盆植株的绿叶/总叶比率进行了观察和记录。

我们在实验结束时收集了每个锅的上面和下面的地下植物的植物的植物。测量单个植物高度,每个罐都计算振铃的数量。地下零件轻轻洗净土壤并用1毫米网状筛子收集。在干燥65℃下干燥48小时后,将每个罐的植物叶,茎和下部分别分开脱离并单独称重。将地上生物量计算为叶子和茎干的总和。生物质分配解释了植物如何将它们的生物质分配给不同的器官[41.].茎/叶比(S / L)被确定为茎干生物质与叶片干生物量的比率,其可以用以下等式计算[41.]:

$$ \ mathrm {s} / \ mathrm {l} = \ frac {\ mathrm {stem} \ mathrm {syry} \ mathrm {mathrm {mass} \ left(\ mathrm {g} \ {\ mathrm {m}} ^ { - 2} \右)\} {\ mathrm {叶} \ \ mathrm {dist} \ \ mathrm {mass} \ \ left(\ mathrm {g} \ {\ mathrm {m}} ^ { - 2} \右)} $$
(1)

可以用以下等式计算根/拍比(R / S)[41.]:

$ $ \ mathrm {R} / \ mathrm{年代}= \压裂{\ mathrm{地下的}\ \ mathrm{干}\ \ mathrm{质量}\ \离开(\ mathrm {g} \ {\ mathrm {m}} ^{2} \右)}{\ mathrm{地上}\ \ mathrm{干}\ \ mathrm{质量}\ \离开(\ mathrm {g} \ {\ mathrm {m}} ^{2} \右)}$ $
(2)

统计分析

我们使用双向方差分析来评估降雨量和间隔期及其与土壤性质(土壤有效磷含量,NH)的相互作用的影响4.+- 内容,没有3.--N内容和MSWC)和植被性能(植物高度,振铃数,地上生物量,地下生物量,S / L和R / S)。通过Duncan的多个范围测试比较治疗之间的差异。上述分析是使用SPSS 21.0统计软件(SPSS Institute,Cary,NC,U.S.A.)进行的。部分最小二乘路径建模(使用R PLSPM包中的内部曲线函数)用于进一步识别环境因素的可能途径以控制L. Chinensis.生物质积累。在PLS-PM之前,使用逐步回归方法来确定环境因素的相对重要性(降雨量,干燥间隔,NH4.+-N,没有3.-.-N,土壤可用P和MSWC)在解释植物生物质。

数据和材料的可用性

支持本文结论的数据集包含在补充文件(Electronic supplementary material-data.xlsx)中。在合理的要求下,可从通信作者处获得。

缩写

R0:

6月1日至9月1日的长期平均生物有效降雨量

r +:

从6月1日到9月1日,相对于长期平均生物有效降雨量增加了30%

R -:

6月1日至9月1日,相对于长期平均生物有效降雨量减少30%

D6:

降雨之间的间隔是6天干燥

D9:

降雨之间的9天干旱期

D12:

每次降雨之间有12天是干燥的

D15:

每次降雨之间有十五天的干燥期

D18:

降雨事件之间的十八天干燥间隔

D21:

在两次降雨之间有21天是干燥的

MSWC:

平均土壤含水量

NH4.+-N:

土壤氮含量

没有3.--N:

土壤硝态氮含量

病人:

S / L:

茎和叶比例

R / S:

根/芽比

PLS-PM:

部分最小二乘路径建模

参考文献

  1. 1。

    Huxman TE, Smith MD, Fay PA, Knapp AK, Shaw MR, Loik ME, Smith SD, Tissue DT, Zak JC, Weltzin JF, Pockman WT, Sala OE, Haddad BM, Harte J, Koch GW, schwin S, Small EE, Williams DG。通过生物群系的趋同达到共同的雨水利用效率。大自然。2004;429(6992):651 - 4。https://doi.org/10.1038/nature02561

    CAS文章PubMed.谷歌学术搜索

  2. 2。

    Beier C,Beierkuhnlein C,Wohlgemuth T,Penuelas J,Emmett B,KörnerC,Boeck HD,Christensen JH,Leuzinger S,Janssens Ia,Hansen K.降水操作实验 - 未来的挑战和建议。ECOL LETT。2012; 15(8):899-911。https://doi.org/10.1111/j.1461-0248.2012.01793.x

    文章PubMed.谷歌学术搜索

  3. 3.

    亨廷顿TG。全球水循环强化的证据:综述和综合。二聚水分子。2006;319(1 - 4):83 - 95。https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2005.07.003

    文章谷歌学术搜索

  4. 4.

    白益,吴jg,邢q,潘qm,黄jh,杨dl,汉xg。蒙古高原对沉淀梯度的初级生产和雨利用效率。生态。2008; 89(8):2140-53。https://doi.org/10.1890 / 07-0992.1.

    文章PubMed.谷歌学术搜索

  5. 5。

    Swemmer AM, Knapp AK, Snyman HA。三种多年生草地季节内降水格局与地上生产力J生态。2007;95(4):780 - 8。https://doi.org/10.1111/j.1365-2745.2007.01237.x

    文章谷歌学术搜索

  6. 6。

    刘彦随,潘启明,郑淑霞,白玉峰,韩兴国。季节内降水量和降水格局对内蒙古草地两种优势种初级生产的影响存在差异。Acta Oecol.-Int。J.ECOL。2012; 44:2-10。

    谷歌学术搜索

  7. 7。

    郭强,胡志明,李国成,李新荣,孙小明,于瑞荣。欧亚温带草地地上部净初级生产力的气候梯度空间变化:年平均降水量及其季节分布的影响。水珠。改变医学杂志。2012;18(12):3624 - 31所示。https://doi.org/10.1111/gcb.12010

    文章谷歌学术搜索

  8. 8.

    极端气候:观察、建模和影响。科学。2000;289(5487):2068 - 74。https://doi.org/10.1126/science.289.5487.2068

    CAS文章PubMed.谷歌学术搜索

  9. 9.

    联合国政府间气候变化专门委员会。气候变化2013:自然科学基础。剑桥:第一工作组对政府间气候变化专门委员会第五次评估报告的贡献;2013.

    谷歌学术搜索

  10. 10.

    李志刚,李志刚,李志刚,等。降水变化对荒漠草原土壤呼吸和土壤净初级生产力的影响[j]。生物多样性。2011;17(4):1505-15。https://doi.org/10.1111/j.1365-2486.2010.02363.x

    文章谷歌学术搜索

  11. 11.

    jobbágy,例如sala oe。在巴塔哥尼亚草原的地上地上生产的草和灌木的控制。ECOL APPL。2000; 10(2):541-9。https://doi.org/10.1890/1051 - 0761 (2000) 010 (0541: COGASA) 2.0.CO; 2

    文章谷歌学术搜索

  12. 12.

    Reynolds JF, Kemp PR, Ogle K, Fernández RJ。修改北美沙漠的“脉冲储备”范式:降水脉冲、土壤水分和植物响应。环境科学,2004,141(2):194 - 210。https://doi.org/10.1007/S00442-004-1524-4

    文章PubMed.谷歌学术搜索

  13. 13。

    Robertson Tr,Bell CW,Zak JC,组织DT。降水正时和幅度差异地影响了奇瓦华沙漠草原三个多年生物种的地上净初级生产率。新植物。2008; 181(1):230-42。

    文章谷歌学术搜索

  14. 14。

    Knapp Ak,Beier C,Briske Dd,Classen AT,Luo YQ,Reichstein M,Smith Md,Smith SD,Bell Je,Fay Pa,Heisler JL,Leavitt SW,Sherry R,Smith B,Weng Es。陆地生态系统更极端降水制度的后果。生物科学。2008; 58(9):811-21。https://doi.org/10.1641/B580908

    文章谷歌学术搜索

  15. 15.

    Heisler-White JL, Knapp AK, Kelly EF。在半干旱草地,随着降水事件的增加,地上部净初级生产力显著增加。环境科学。2008;158(1):129 - 40。https://doi.org/10.1007/S00442-008-1116-9.

    文章PubMed.谷歌学术搜索

  16. 16。

    Jongen M, Unger S, Santos PJ。降水变率对氮有限的蒙多生态系统林下碳水通量的影响。环境科学,2014,176(4):1199 - 212。https://doi.org/10.1007/S00442-014-3090-8

    文章PubMed.谷歌学术搜索

  17. 17。

    Eskelinen A,哈里森S.增强降雨下的异国情调植物侵犯受土壤养分和竞争的限制。生态。2014; 95(3):682-92。https://doi.org/10.1890/13-0288.1

    文章PubMed.谷歌学术搜索

  18. 18。

    埃尔拉什迪马,5月MD,票价A,Seybold C,更难的JL,Peaslee SD,Vanneste P.通过径流和农业流域浸出硝酸盐 - 氮气的丧失。土壤SCI。2005; 170(12):969-84。https://doi.org/10.1097/01.ss.0000187353.24364.a8

    CAS文章谷歌学术搜索

  19. 19.

    Walvoord Ma。沙漠土壤下面的硝酸盐水库。科学。2003; 302(5647):1021-4。https://doi.org/10.1126/science.1086435

    CAS文章PubMed.谷歌学术搜索

  20. 20.

    Reichmann Lg,Sala Oe,Peters DPC。干旱生态系统中氮素转化与股的水量。eCoSepher.4 (1): 2013; art11。

    文章谷歌学术搜索

  21. 21.

    王世,万平方,兴XR,张立,汉XG。中国北方温带草地的温度和土壤水分相互作用地影响土壤净矿化。土壤Biol Biochem。2006; 38(5):1101-10。https://doi.org/10.1016/j.seilbio.2005.09.009

    CAS文章谷歌学术搜索

  22. 22.

    张春春,李晓燕,王勇,吴宏伟,王鹏,李伟,白勇,李英格,王胜,苗春艳,吴晓春。干旱环境下两种荒漠灌木对模拟降雨脉冲的响应土壤植物。2019;435(1 - 2):239 - 55。https://doi.org/10.1007/S11104-018-3892-0.

    CAS文章谷歌学术搜索

  23. 23。

    郭河,周杰,钟XL,顾联,刘q,李力。模拟升温对函数性状的影响羊草松嫩草原上的植物。国内工厂.2019; 11: plz073。

    CAS文章谷歌学术搜索

  24. 24。

    王吉夫,石yj,敖yn,yu df,王j,gao s,knops jmh,mu cs,li zj。夏季干旱减少羊草通过约束芽,分蘖和拍摄生产的生产力。J Agron作物SCI。2019; 205(6):554-61。https://doi.org/10.1111/jac.12354

    CAS文章谷歌学术搜索

  25. 25。

    AO YN,Wang JF,Liu MX,Wang J,KNOP JMH,MU CS。较大的种子大小显示出在NA下种子老化引起的萌芽和幼苗生长下降2CO.3.压力羊草.阿格龙j . 2019; 111(5): 2326 - 31所示。https://doi.org/10.2134/Aragronj2018.12.0757

    CAS文章谷歌学术搜索

  26. 26。

    白YF,韩XG,吴JG,陈ZZ,李立。内蒙古草原的生态系统稳定性和补偿效果。自然。2004; 431(7005):181-4。https://doi.org/10.1038/nature02850

    CAS文章PubMed.谷歌学术搜索

  27. 27。

    Bo T,Man J,Bai YF。叶片氮气获取羊草在半干旱草原上随着叶年龄和土地利用变化而变化。Environ Exp Bot。2020; 175:104051。

    文章谷歌学术搜索

  28. 28。

    张波,朱建军,潘启明,刘永生,陈世平,陈德梅,严毅,窦世生,韩晓刚。草地物种对降水量和格局的变化有不同的响应。Environ Exp Bot. 2017; 137:166-76。https://doi.org/10.1016/j.envexpbot.2017.02.006

    文章谷歌学术搜索

  29. 29。

    高涨,杨Xj,刘gf,黄泽,瓦尔克jl。降雨模式对半干旱生态系统中占优势沙丘年度的生长和繁殖的影响。植物土壤。2015; 389(1-2):335-47。https://doi.org/10.1007/S11104-014-2366-4

    CAS文章谷歌学术搜索

  30. 30.

    PONCE CGE,MORAN MS,Huete A,Zhang Y,Bresloff C,Huxman Te。虽然具有大规模改变的循环条件,但生态系统弹性。自然。2013; 494(7437):349-52。https://doi.org/10.1038/nature11836

    CAS文章谷歌学术搜索

  31. 31.

    石柏科,钟淑珍,柴辉,李世新,王玉波,Henry HAL,马建勇,孙伟。羊草草甸草原地上部生产力对干旱敏感性的影响。环境科学,2019,191(3):685 - 96。https://doi.org/10.1007/S00442-019-04506-0.019-04506-0.019-04506.

    文章PubMed.谷歌学术搜索

  32. 32.

    石yj,王jf,xavier lr,mu cs,knops JMH。不同氮肥策略下半干旱多年生草地种子产量,饲料收益率和N相关孤立之间的权衡和协同作用。BIOL海洋土壤。2019; 55(5):497-509。https://doi.org/10.1007/S00374-019-01367-6

    CAS文章谷歌学术搜索

  33. 33.

    土壤质地在有限水生态系统中的生态水文作用。水利学报。2001;37(12):2863-72。https://doi.org/10.1029/2000wr000121

    文章谷歌学术搜索

  34. 34.

    Munne-Bosch S, Jubany-Mari T, Alegre L.干旱诱导衰老的特征是叶绿体抗氧化防御的丧失。植物学报。2001;24(12):1319-27。https://doi.org/10.1046/j.1365-3040.2001.00794.x.

    CAS文章谷歌学术搜索

  35. 35。

    Zanne AE, Tank DC, Cornwell WK, Eastman JM, Smith SA, FitzJohn RG, McGlinn DJ, Meara BCO, mole AT, Reich PB。被子植物进入冰冻环境的三个关键。自然。2014;506(7486):89 - 92。https://doi.org/10.1038/nature12872

    CAS文章PubMed.谷歌学术搜索

  36. 36。

    Huenneke LF,Anderson JP,Remmenga M,Schlesinger Wh。荒漠化改变了奇瓦华生态系统的地上净初级生产的模式。水珠。改变Biol。2002; 8(3):247-64。https://doi.org/10.1046/j.1365-2486.2002.00473.x.

    文章谷歌学术搜索

  37. 37。

    Fravolini A, Hultine KR, Brugnoli E, Gazal R, English NB, Williams DG。入侵性木本豆科植物的降水脉冲利用:土壤质地和脉冲大小的作用。环境科学,2005,144(4):618 - 27所示。https://doi.org/10.1007/s00442-005-0078-4

    文章PubMed.谷歌学术搜索

  38. 38。

    钟志伟,李晓峰,王德龙,朱勇,王磊。生态系统工程通过性状介导的间接交互作用强化自下而上效应,弱化自上而下效应。中国生物医学工程学报。2017;34(4):591 - 594。https://doi.org/10.1098/rspb.2017.0894

    文章谷歌学术搜索

  39. 39。

    高胜,王金凤,Knops JMH,王杰。氮添加促进多年生根茎草有性繁殖和幼苗生长羊草.BMC植物BIOL。2020; 20(1):106。https://doi.org/10.1186/s12870-020-2307-8

    CAS文章PubMed.pmed中央谷歌学术搜索

  40. 40.

    Giese M,高YZ,赵Y,潘QM,林年代,Peth年代,Brueck h .放牧和降雨量变化的影响在分解在半干旱草原里生根发芽。土壤生态学报。2009;41(1):8-18。https://doi.org/10.1016/j.apsoil.2008.08.002

    文章谷歌学术搜索

  41. 41.

    王志强,王志强,王志强,等。植物生物量分配对干旱和低温胁迫的响应。功能生态。2021;35:32-42。

    文章谷歌学术搜索

下载参考

致谢

我们谨此感谢嘉玉汉,萧伟伟,明艳,明立狮在现场和实验室工作中的帮助下。

资金

国家重点基础研究发展计划项目(no . 2016YFC0500705);国家自然科学基金项目(no . 31971505;吉林省自然科学基金项目(YDZJ202101ZYTS081);中国科学院青年创新促进会项目(2019235);中央高校基本科研业务费专项资金项目(2412020QD022)。国家重点基础研究发展计划项目(no . 2016YFC0500705);国家自然科学基金项目(no . 31971505;吉林省自然科学基金项目(YDZJ202101ZYTS081)。数据分析与解释由中国科学院青年创新促进会支持(2019235)。中央高校基本科研业务费资助项目(2412020QD022)。

作者信息

从属关系

作者

贡献

JZ收集的现场数据,执行数据分析,并起草了稿件。JZ,XS和CM构思和设计了研究,并修改了手稿。JW修改并写了稿件。BM,YS,YY和XW协调了这项研究,并帮助审核了手稿。[cm] 1对应于[Chunsheng Mu],[JW] 1对应于[Junfeng Wang]。所有作者阅读并认可的终稿。

相应的作者

对应于春生μJunfeng王

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张军,沈旭东,穆博。et al。降水事件之间的中度长时间干燥间隔促进生产羊草在中国东北地区半干旱草原。BMC植物BIOL.21,147(2021)。https://doi.org/10.1186/s12870-021-02920-y

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  • 气候变化
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