极端干旱对草甸草原优势植物非结构性碳水化合物的影响

摘要

植物光合作用产生的非结构性碳水化合物(NSCs)水平可以反映植物和生态系统对环境变化的响应程度。近年来,草原极端干旱事件的发生频率和持续时间增加趋势明显,对生态系统结构和功能产生深远影响。该研究以内蒙古呼伦贝尔草甸草原为研究对象,通过连续4年减少66%生长季降水量的控制实验来模拟极端干旱事件,分析草原6种优势物种和植物功能群NSCs各组分对极端干旱的响应规律与机制。结果显示,由于植物生物学、光合特性以及生理生态等特性的差异,不同物种对干旱胁迫的响应具有明显差异。这表明草地植物NSCs组分及其利用策略对干旱胁迫的响应具有物种特异性,从而导致其生物量的不同响应。将6种植物分为禾草和非禾草两类,发现干旱显著增加了禾草的淀粉含量,但对其可溶性糖含量无显著影响;相反,干旱显著增加了非禾草功能群的可溶性糖含量,对其淀粉含量无显著影响,表明不同功能群采取了不同的干旱应对策略。禾草选择将光合作用固定的能量进行储存以应对干旱胁迫,其生物量对干旱响应不敏感;而非禾草选择将能量以可溶性糖的形式直接供植物生长利用以及抵御干旱胁迫,其生物量对干旱响应较为敏感。这一发现可为预测在全球气候变化背景下草甸草原生态系统结构与功能对极端干旱的响应提供科学参考。