沙埋与增雨如何改变沙地草原中丛生克隆植物短花针茅的建群种地位？

本研究针对沙埋和降水增加如何影响半干旱沙化草地建群种短花针茅（Stipa bungeana）的生态地位问题，通过野外控制实验发现，沙埋与增雨虽促进其分蘖生长，但抑制其株丛规模及生物量，并显著降低群落中其他物种密度与生物量，导致短花针茅可能丧失建群种地位。该成果对理解荒漠化过程及草地生态恢复具有重要科学意义。

　　

在广袤的中国北方半干旱沙化草原区，风沙活动频繁，沙埋现象已成为影响植被动态的关键环境因子。同时，全球气候变化背景下降水格局的转变，进一步加剧了生态系统的不确定性。短花针茅（Stipa bungeana）作为一种典型的丛生克隆植物，常作为建群种形成沙地草原群落，其生态地位维系着整个群落的稳定与功能。然而，沙埋与降水增加如何共同影响短花针茅的个体生长及其在群落中的重要性，仍是一个未被系统揭示的科学问题。

为此，邵玉莹等研究人员在内蒙古毛乌素沙地开展了一项野外控制实验，通过设置不同沙埋深度（无沙埋、2 cm 和 5 cm）和降水增强处理（自然降水、增加1/7和2/7降水），探究了这些因子对短花针茅形态特征、生物量分配以及群落重要值（Importance Value, IV）的影响。该研究近日发表于《BMC Plant Biology》，为理解沙地植被响应环境变化的机制提供了关键实证。

在研究过程中，作者主要采用了野外控制实验与群落生态学调查相结合的方法。在54个1 m×1 m的样方中实施沙埋和人工增雨处理，连续两年观测后，测量了短花针茅的叶片长度、株高、叶面积、单株生物量等形态指标，并统计了群落水平上的植物密度、生物量、物种丰富度和Shannon-Wiener多样性指数。重要值（IV）通过相对密度、相对盖度、相对生物量、相对频度和相对高度五个指标综合计算。数据分析采用双因素方差分析（ANOVA）和结构方程模型（SEM），以解析因子间的主效应与交互作用。

沙埋与降水增强对短花针茅生长的影响

研究发现，沙埋显著提高了短花针茅分蘖的叶片长度、叶面积、叶片干重和株高，表明显著的促进效应。例如，在5 cm沙埋处理下，这些指标均显著高于无沙埋组。降水增强在无沙埋条件下也能提高叶片长度和株高，但在沙埋存在时效应减弱。

然而，在株丛（ramet population）水平上，沙埋显著降低了株丛大小和地上生物量，且与降水增强存在交互作用。在自然降水条件下，轻度沙埋（2 cm）可提高株丛生物量，而深度沙埋（5 cm）则产生抑制；但在增雨条件下，沙埋深度增加均导致生物量下降。这表明，沙埋对分蘖个体的正向效应并未转化为群体水平的增长，相反，可能抑制了其克隆繁殖能力。

短花针茅在群落中地位的变化

沙埋显著降低了除短花针茅外其他物种的密度和地上生物量，但对短花针茅本身的密度影响不显著。群落总盖度在增雨条件下随沙埋加深而下降，物种丰富度和多样性指数也在深度沙埋处理中显著降低。

短花针茅的重要值（IV）在自然降水与轻度沙埋时略有上升，但在降水增强或深度沙埋条件下普遍下降。结构方程模型（SEM）进一步表明，沙埋一方面通过直接路径提高重要值，另一方面通过降低短花针茅的盖度产生间接负效应，总体效应趋于复杂。

研究结论与意义

本研究表明，尽管沙埋和降水增强可促进短花针茅分蘖的生长，但抑制了其株丛发育和生物量积累，同时显著降低其他物种的生存能力，最终可能导致短花针茅在沙地群落中丧失建群种地位。这一发现揭示了沙埋对环境的正负效应具有物种特异性，且气候变暖下的降水格局变化可能加剧沙化草地中物种组成的演变。

该成果不仅深化了对克隆植物响应多重环境压力的理解，也为半干旱区草地恢复、荒漠化防治提供了理论依据。尤其在当前风沙活动频发、降水波动加剧的背景下，如何通过生态管理维持建群种稳定性，已成为亟待深入探索的方向。