降水变化对沙漠草原地上和地下生态系统功能的不同影响

《BMC Ecology and Evolution》：Diverging impacts of precipitation change on aboveground and belowground ecosystem functioning in a desert steppe

　　

摘要

背景

降水是沙漠草原生态系统中多种系统功能的限制因素，其对地上和地下过程的影响可能存在差异。为了评估这些差异，我们在五年时间内进行了野外实验，研究了四种不同的降水处理方式（自然降水（W_CK）、减少50%（W_??50%）、增加50%（W_+?50%）和增加100%（W_+?100%）对沙漠草原功能的影响。

结果

实验结果表明，W_??50%显著降低了地上生态系统的多功能性（AEMF），而W_+?50%和W_+?100%显著提高了地上生态系统的多功能性（AEMF）以及整个生态系统的多功能性（EMF）。这些处理方式对地下生态系统的多功能性（BEMF）没有显著影响。此外，降水变化显著改变了土壤含水量和pH值，同时也影响了植被覆盖度和物种丰富度。偏最小二乘路径模型（PLS-PM）显示，降水主要通过直接调节土壤微环境来影响地上生态系统的多功能性（AEMF），而非通过改变植被特征来发挥作用。此外，该模型在解释地下生态系统多功能性（BEMF）方面表现不佳。

结论

沙漠草原对降水的非对称响应凸显了在极端气候条件下确定地下系统稳定性阈值以实现可持续生态系统管理的关键必要性。