日前，正值北京林业大学建校73周年之际，该校庾强教授团队联合全球28个国家126家单位的177位科研人员的最新研究以“干旱强度和持续时间互作加剧初级生产力的损失”为题在《科学》发表。该研究发现，随着干旱强度增加和持续时间延长，草原和灌丛生态系统会从逐步适应转向生产力急速衰退。
论文首发图
关于干旱时长与强度如何影响陆地生态系统，此前的研究多聚焦于特定区域，全球性影响尚不明确。这项研究首次在全球范围内对这一问题给出了系统性解答。
为此，科研人员通过国际干旱联网实验，在覆盖全球6个大洲的74个草原和灌丛生态系统（图1）中采用统一的干旱处理实验模拟了连续3-4年的干旱，并使用一致的指标体系和测定方法，在有效解决了过去实验数据缺少可比性的问题的同时，系统量化了干旱强度与持续时间对植物地上生产力的综合影响。
图1：全球实验站点分布图
“我们发现生态系统在多年干旱中总体上表现出一定的‘适应’能力，但当干旱达到极端程度（即百年一遇或更严重）时，这种适应性便不再存在。连续四年的极端干旱所造成的生态系统生产力损失相比第一年增加了约2.5倍（图2）。这一结果意味着，如果未来干旱的持续时间和强度继续增加，生态系统可能会发生根本性转变——从在长期干旱中维持较低水平的生产功能，转向在极端干旱下生产力急剧下降。”庾强教授说。
图2：干旱持续时间对中等和极端干旱强度下生产力响应的影响
该研究首次在全球尺度上系统揭示了干旱强度与持续时间的交互作用，突破了长期以来干旱生态学领域将二者独立考量的研究局限，解决了全球气候变化研究中“强度更强、持续时间更长的干旱如何驱动生态系统功能变化”的核心科学难题。极端干旱会驱使生态系统从适应状态转向崩溃状态这一发现具有示警作用，即极端干旱会压垮生态平衡，导致生态系统退化风险骤增，要警惕连年干旱可能引发的灾难性突变，提前调整生态应对策略。研究成果不仅有助于预测未来气候变化背景下陆地生态系统对干旱的响应，还为草原和灌丛生态系统适应性管理、碳汇评估和干旱防灾等政策制定提供了科学依据。
据悉，庾强教授与科罗拉多州立大学Timothy Ohlert博士和Melinda Smith教授为论文共同通讯作者，Timothy Ohlert博士和Melinda Smith教授为论文共同第一作者。
论文相关信息：https://www.science.org/doi/10.1126/science.ads8144
