文／本刊記者 胡利娟

荒漠生態(tài)系統(tǒng)是陸地生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，降水稀少。而水分又是影響荒漠植物生長(zhǎng)發(fā)育的主要限制因素。我國(guó)干旱、半干旱區(qū)面積占國(guó)土面積的42%，近幾十年來(lái)降水呈增加趨勢(shì)，且未來(lái)可能繼續(xù)增加。那么，未來(lái)降水增加的可能情景將如何影響荒漠植物生長(zhǎng)？

7月8日，記者從中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院荒漠化研究所獲悉，來(lái)自該研究所的全球變化研究團(tuán)隊(duì)自2008年進(jìn)行系統(tǒng)研究以白刺為建群種的荒漠生態(tài)系統(tǒng)對(duì)人工模擬增雨的響應(yīng)和適應(yīng)規(guī)律，研究結(jié)果顯示，在2012年—2018年研究期內(nèi)，人工模擬增雨處理（25%-100%）使春季物候（30%葉芽完成展葉）平均提前了1.29—3.00天，與此同時(shí)，卻使秋季物候（80%葉片變黃）平均推后了1.18—11.82天。秋季物候的推遲直接導(dǎo)致白刺生長(zhǎng)季長(zhǎng)度平均被延長(zhǎng)了2.11-13.68天。此舉說(shuō)明，在水分條件改善之后的“工作條件”下，能夠有效促使白刺“加班加點(diǎn)”工作。

另外，人工模擬增雨條件下白刺秋季物候的推遲，一方面和水分較好時(shí)葉片內(nèi)光合作用相關(guān)酶活性的提高有關(guān)，另一方面和水分條件好使白刺葉片葉綠素II降解速率變緩有關(guān)。春季物候的提前則和人工增雨對(duì)初春時(shí)期土壤水分的補(bǔ)充密不可分。

據(jù)了解，該研究團(tuán)隊(duì)于2008年在烏蘭布和沙漠（磴口，年均降水145毫米）建立野外原位人工模擬增雨平臺(tái)，共設(shè)置5個(gè)增雨梯度，即自然降雨的基礎(chǔ)上分別增加當(dāng)?shù)啬昃邓康?%（對(duì)照）、25%、50%、75%和100%。每種處理4個(gè)重復(fù)，共計(jì)20個(gè)樣地。在生長(zhǎng)季5-9月，每月人工增雨一次，增雨處理持續(xù)至今。

之前的研究結(jié)果表明人工模擬增雨處理后，白刺光合速率、自養(yǎng)呼吸速率明顯提高，提高幅度隨增雨量的增加而增加。如75%和100%增雨處理使白刺光合作用對(duì)高溫的耐受性較對(duì)照（29.31°C）分別提高了2℃和6℃。

不僅如此，白刺外觀如地上生物量和物候也發(fā)生了肉眼可見(jiàn)的變化。植物物候被認(rèn)為是響應(yīng)氣候變化最靈敏的生物指示器。

為了弄清白刺物候?qū)ξ磥?lái)降水增加的響應(yīng)和適應(yīng)規(guī)律，研究團(tuán)隊(duì)從2012年開(kāi)始，對(duì)白刺展葉（開(kāi)始、30%葉芽完成展葉、50%葉芽完成、展葉結(jié)束）、開(kāi)花（開(kāi)始、30%花苞開(kāi)花、50%花苞開(kāi)花、結(jié)束）、結(jié)果（開(kāi)始、30%成熟、50%成熟、80%成熟）、葉變色（80%葉片變黃）等物候事件的發(fā)生時(shí)間展開(kāi)了系統(tǒng)而全面的監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)頻率為每2天一次。

研究結(jié)果表明，在全球變暖大背景下，本研究區(qū)域研究期內(nèi)（2012-2018）無(wú)論是對(duì)照樣地還是增雨處理樣地，幾乎所有物候事件（展葉開(kāi)始除外）均沒(méi)有表現(xiàn)出提前或推后趨勢(shì)，當(dāng)?shù)貧鉁睾徒邓矝](méi)有明顯變暖或增加規(guī)律。所有物候事件的年際變化和氣象因子（年均溫和年降水，冬季平均溫度、春季平均溫度、夏季平均溫度、秋季平均溫度，冬季累積降水、春季累積降水、夏季累積降水、冬季累積降水）之間均沒(méi)有顯著相關(guān)性。因此，增雨平臺(tái)不同增雨處理樣地間白刺物候的變化主要由人工增雨量的不同引起。

此外，白刺春季物候與土壤含水量之間呈上開(kāi)口二次函數(shù)關(guān)系，閾值出現(xiàn)在75%處理?xiàng)l件下。說(shuō)明人工增雨使白刺春季物候的提前僅在一定的閾值范圍內(nèi)有效。即，隨著人工增雨量增加，白刺會(huì)加班加點(diǎn)完成展葉工作，但超過(guò)某一閾值（本研究為108mm），白刺加班展葉的積極性就會(huì)下降。80%葉片變黃的時(shí)間與降水量之間也呈現(xiàn)出非線性相關(guān)關(guān)系，尚未觀測(cè)到明顯閾值。即，隨著人工增雨量增加，白刺會(huì)拖延葉片變黃的時(shí)間，且尚未發(fā)現(xiàn)明顯閾值。在長(zhǎng)期的進(jìn)化過(guò)程中，植物會(huì)權(quán)衡展葉早晚、葉變色早晚與植物光合產(chǎn)物運(yùn)輸、分配，養(yǎng)分吸收、運(yùn)移之間的投入與產(chǎn)出比（經(jīng)濟(jì)學(xué)譜）。這種“利益”關(guān)系的權(quán)衡可能是導(dǎo)致白刺葉片展葉、葉變色變化時(shí)間與人工模擬增雨量之間呈非線性響應(yīng)的根本原因之一，也是決定白刺是否加班，加班到何種程度的根本原因。

“本研究結(jié)果有助于準(zhǔn)確、科學(xué)的預(yù)判未來(lái)全球條件下，干旱區(qū)植被碳收支、甚至其它相關(guān)生物地球化學(xué)循環(huán)過(guò)程的變化趨勢(shì)?！毖芯繄F(tuán)隊(duì)相關(guān)負(fù)責(zé)人稱(chēng)，

未來(lái)降水增加條件下，白刺“加班加點(diǎn)工作”有利于白刺積累更多的光合產(chǎn)物，除生物量增加外，最直接的證據(jù)就是人工模擬增雨處理（25%-100%）使90%白刺當(dāng)年生枝條停止生長(zhǎng)的時(shí)間向后推遲了5.82-12.61天。

下一步，我們還將系統(tǒng)的分析人工模擬增雨如何影響白刺“成家立業(yè)”，即生殖物候，從物種延續(xù)的角度回答典型荒漠白刺物候?qū)ξ磥?lái)降水增加的響應(yīng)和適應(yīng)規(guī)律。