Journal of Applied Ecology | 生长后期降水减少削弱了草地生态系统碳汇

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原名：Decreased precipitation in the late growing season weakens an ecosystem carbon sink in a semi-arid grassland

译名：半干旱草原生长后期降水的减少削弱了生态系统碳汇

期刊：Journal of Applied Ecology

通讯作者：李君勇

通讯作者单位：河南大学

原文链接: https://doi.org/10.1111/1365-2664.13942

Introduction 

       干旱和半干旱草原约占地球陆地表面的30%，对全球碳(C)平衡的贡献最大。气候变化预计将改变降水状况，改变干旱发生的频率、严重程度和时间。干旱程度和时间的变化可以显著影响碳通量，特别是在水分可用性有限的干旱和半干旱草地。生态系统净气体交换(NEE)是生态系统总初级生产力(GPP)与生态系统呼吸(ER)之间的平衡，是陆地生态系统CO2汇或源的重要指标。在生长季节的不同时期干旱频率的增加可能会影响陆地生态系统碳(C)平衡。然而，我们对C循环对干旱严重程度和时间的响应的一般模式和潜在机制知之甚少。

Methods 

       作者在2015 - 2019年中国内蒙古多伦县典型的半干旱草地设置了降水控制试验 (2015 - 2019)，比较了不同时段降水减少下的GPP和ER。同时还研究了NEE变化的潜在因素。

       本实验共设置七个处理包括(a)对照(C)，(b)生长季节早期降水减少60%(4 ~ 6月,DEP), (c)生长季节后期降水减少60%(7 ~ 9月,DLP), (d)整个生长季节降水减少60%(4 ~ 9月,DP), (e)生长季节初期降水增加60%(4 ~ 6月,IEP),(f)生长季后期降水增加60%(7 ~ 9月，ILP)，(g)整个生长季降水增加60%(4 ~ 9月，IP)。并提出了以下两个假设: (a)由于水分限制，在生长季的早期和后期降水的减少将显著降低NEE;(b)生长后期降水减少对NEE的抑制作用大于生长前期，这主要是因为生长后期较高的温度和蒸发需求限制了植物的生长高峰。

Results

1. DEP和DLP均降低了GPP和ER。GPP和ER具有很强的年内和年际变化。DLP显著降低了GPP和ER27和20%，DEP降低GPP和ER的幅度相似(13%)。

2. 生长季后期降水的减少显著降低了2015、2016、2017、2018和2019年的NEE，分别降低了37、47、43、14和28%，导致5年平均NEE降低35%。生长季后期的干旱削弱了生态系统碳汇。

3. DEP对NEE影响较小可以归因于GPP和ER的比例下降。

4. 降水减少导致归一化差异植被指数(NDVI)和GPP的降低，分别解释了GPP和ER的下降。

 Conclusion

综上所述，本研究为半干旱草原生长季后期的干旱削弱生态系统C汇提供了可靠的证据。结果表明DEP和DLP降低了GPP和ER。DLP下GPP的下降幅度大于ER，从而削弱了该半干旱草地生态系统的碳汇。所以通过提高生长后期水分可用性的管理措施可以被用于增加碳固持。

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