日前，正值北京林業大學建校73周年之際，該校庾強教授團隊聯合全球28個國家126家單位的177位科研人員的最新研究以“干旱強度和持續時間互作加劇初級生產力的損失”為題在《科學》發表。該研究發現，隨著干旱強度增加和持續時間延長，草原和灌叢生態系統會從逐步適應轉向生產力急速衰退。
論文首發圖
關于干旱時長與強度如何影響陸地生態系統，此前的研究多聚焦于特定區域，全球性影響尚不明確。這項研究首次在全球范圍內對這一問題給出了系統性解答。
為此，科研人員通過國際干旱聯網實驗，在覆蓋全球6個大洲的74個草原和灌叢生態系統（圖1）中采用統一的干旱處理實驗模擬了連續3-4年的干旱，并使用一致的指標體系和測定方法，在有效解決了過去實驗數據缺少可比性的問題的同時，系統量化了干旱強度與持續時間對植物地上生產力的綜合影響。
圖1：全球實驗站點分布圖
“我們發現生態系統在多年干旱中總體上表現出一定的‘適應’能力，但當干旱達到極端程度（即百年一遇或更嚴重）時，這種適應性便不再存在。連續四年的極端干旱所造成的生態系統生產力損失相比第一年增加了約2.5倍（圖2）。這一結果意味著，如果未來干旱的持續時間和強度繼續增加，生態系統可能會發生根本性轉變——從在長期干旱中維持較低水平的生產功能，轉向在極端干旱下生產力急劇下降。”庾強教授說。
圖2：干旱持續時間對中等和極端干旱強度下生產力響應的影響
該研究首次在全球尺度上系統揭示了干旱強度與持續時間的交互作用，突破了長期以來干旱生態學領域將二者獨立考量的研究局限，解決了全球氣候變化研究中“強度更強、持續時間更長的干旱如何驅動生態系統功能變化”的核心科學難題。極端干旱會驅使生態系統從適應狀態轉向崩潰狀態這一發現具有示警作用，即極端干旱會壓垮生態平衡，導致生態系統退化風險驟增，要警惕連年干旱可能引發的災難性突變，提前調整生態應對策略。研究成果不僅有助于預測未來氣候變化背景下陸地生態系統對干旱的響應，還為草原和灌叢生態系統適應性管理、碳匯評估和干旱防災等政策制定提供了科學依據。
據悉，庾強教授與科羅拉多州立大學Timothy Ohlert博士和Melinda Smith教授為論文共同通訊作者，Timothy Ohlert博士和Melinda Smith教授為論文共同第一作者。
論文相關信息：https://www.science.org/doi/10.1126/science.ads8144
