草地是我國重要的生態(tài)系統(tǒng)類型之一，為人類提供了豐富的資源和生態(tài)服務(wù)功能，是重要的生態(tài)屏障和畜牧業(yè)生產(chǎn)基地，在維護國家生態(tài)安全、糧食安全乃至全球生態(tài)平衡中發(fā)揮重要作用。但近年來，人類活動加劇改變了全球大氣循環(huán)格局，干旱事件發(fā)生頻率顯著增加，致使草地生產(chǎn)力逐年降低、生物多樣性日益下降，影響退化草地修復(fù)進程，嚴重制約草原牧區(qū)可持續(xù)發(fā)展。因此，探討干旱化背景下草地生產(chǎn)力和結(jié)構(gòu)變化及其維持機制，是草地適應(yīng)性管理和可持續(xù)利用決策的關(guān)鍵和必要前提。地下芽庫作為植物營養(yǎng)繁殖的基礎(chǔ)在多年生草原植物維持與更新以及干擾后的恢復(fù)過程中發(fā)揮著關(guān)鍵作用，其動態(tài)變化反映了植物對環(huán)境變化的適應(yīng)能力，并直接決定和預(yù)測生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能。然而，目前關(guān)于草原植物地下芽庫如何響應(yīng)反復(fù)發(fā)生的極端干旱事件仍不清晰，亟待深入研究。

基于此，我所沙地與退化草地修復(fù)創(chuàng)新團隊以我國北方草地為研究對象，依托草地干旱聯(lián)網(wǎng)實驗平臺，系統(tǒng)探討了地上植物和地下芽庫對首次干旱(single drought)和反復(fù)干旱(recurrent drought)的響應(yīng)特征。研究發(fā)現(xiàn)，首次干旱和反復(fù)干旱均顯著降低了所有草原植物群落的地下芽密度，并削弱了大部分草原植物群落的地上分株密度。極端干旱顯著降低了兩個更為干旱草原群落的芽與分株比值，表明在干旱脅迫下，這類草原可能更容易受到分生組織的限制。相比單次干旱，重復(fù)干旱僅對部分草原植物群落的地上分株與地下芽庫產(chǎn)生了更強的負面影響。上述結(jié)果表明，頻繁發(fā)生的極端干旱事件可能會對地下芽庫組成造成更嚴重的破壞。然而，這種影響在不同草原中并非完全一致，可能與當?shù)貧夂驐l件等因素密切相關(guān)。本研究有助于深化對我國北方草原生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能在氣候變化下的響應(yīng)規(guī)律的理解，并為草原的可持續(xù)利用與功能優(yōu)化提供重要的科學(xué)依據(jù)。

該項研究結(jié)果以“Grassland bud and shoot demographic responses to single and recurrent droughts vary across an aridity gradient”為題于2025年3月發(fā)表在ECOLOGY期刊上。我所博士生特尼烏為第一作者，雒文濤研究員為通訊作者。該研究得到了國家優(yōu)秀青年科學(xué)基金和院青促會等項目的資助。

圖1. 草地植物主要地下分蘗芽

圖2 首次和反復(fù)極端干旱對地下芽庫群落組成的影響

圖3 首次和反復(fù)極端干旱對叢生型禾狀草、根莖型禾狀草、雜類草和總?cè)郝涞叵卵棵芏鹊挠绊?/p>