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基于功能性状研究极端干旱对北方风沙区人工固沙灌木林群落稳定性的影响

批准号:
32071845
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
李玉霖
学科分类:
经济林学
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
李玉霖

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
人工固沙灌木林在我国北方风沙区生态建设中发挥着重要作用,但近年来频发的极端干旱事件对其稳定性造成严重威胁。多大强度以及哪种类型的极端干旱事件会影响人工固沙灌木林的稳定性,固沙灌木林响应极端干旱的过程如何,能否前瞻性的预测其对极端干旱的抵抗力和恢复力,这些都是防风固沙植被管理中亟待解决的关键问题。本研究以我国北方典型风沙区科尔沁沙地的优势人工固沙灌木林为对象,通过模拟极端干旱控制实验,研究极端干旱下及干旱解除后固沙灌木林中优势植物种群动态、初级生产力、主要植物功能性状和群落水平性状加权的变异性,分析极端干旱下固沙灌木林主要植物的种群动态与植物功能性状的关系,确定环境因素、群落结构、植物功能性状、群落水平性状加权等因素与极端干旱下群落抵抗力及干旱解除后群落恢复力的多因素关系,揭示人工固沙灌木群落稳定性对极端干旱事件的响应过程及其机制,为北方半干旱风沙区人工固沙灌木林的适应性管理提供理论支持。
英文摘要
Artificial sand-fixing shrub forest, a kind of shelter forest to fix moving sand in arid and semiarid sandy regions, play an important role in regional ecological restoration and protection. However, frequently occurred extreme drought in recent years severely affected community stability of artificial sand-fixing shrub forest in semi-arid region. At present, it’s essential to determine which types and intensities of extreme drought events will affect the stability of artificial sand-fixing shrubs, how the sand-fixing shrubs respond to extreme droughts, and whether we can predict their resistance and resilience to extreme droughts. In this project, we will firstly study the susceptibility of shrub and herbaceous plant in shrub forest community to manipulated extreme drought in Kerqin Sand Land, and analyze the response of community structure, species diversity, plant functional traits, community-scale weighted traits and primary productivity to extreme drought events. Subsequently, the resistance and recovery in artificial sand-fixing shrub forest to extreme drought will be determined. Finally, the contribution of environment elements, dominance of shrub and herbs, species diversity, and community-scale weighted traits to the change of the resistance and recovery in artificial sand-fixing shrub forest will be detected to reveal the mechanism of community stability of sand-fixing shrub forest. The study will supply experimental data to understanding the response of artificial vegetation to extreme drought, and consequently help to make proper decision in management of artificial sand-fixing shrub forest in semi-arid region under future climate.
科尔沁沙地是我国北方重要的生态屏障,其固沙灌木群落在维持生态系统稳定性和防止沙漠化方面发挥着关键作用。然而,随着全球气候变化,极端干旱事件的频率和强度逐渐增加,这对科尔沁沙地固沙灌木群落的结构和功能产生了深远影响。项目重点开展了极端干旱对固沙灌木差不嘎蒿群落结构和功能的影响、干旱胁迫对固沙灌木小叶锦鸡儿和黄柳功能性状的影响、改变降水格局对固沙灌木叶凋落物分解的影响等野外控制实验,通过研究极端干旱下固沙灌木林主要植物的种群动态与植物功能性状的关系,揭示人工固沙灌木群落稳定性对极端干旱事件的响应过程及其机制。项目执行期间,共发表论文10篇,其中 SCI 收录 9篇,申请专利4项,培养研究生4人,获得极端干旱处理下科尔沁沙地优势固沙灌木群落种群动态数据2880组,优势植物功能性状数据4340条。研究结果表明,随着极端干旱事件的增加,科尔沁沙地的固沙灌木群落通过调整资源分配策略(如营养与繁殖生长、地上与地下资源分配)来适应干旱胁迫,差不嘎蒿和群落中优势草本植物通过调节资源分配策略来适应环境变化,通过将更多资源分配给繁殖生长或地下部分,以提高生存能力;黄柳采用部分等水型策略,水分利用效率较低,而小叶锦鸡儿则表现出极端非等水型策略和较高的水分利用效率,并具有较强的抗栓塞能力,维持稳定的水分运输系统。此外,降雨总量的变化对固沙灌木凋落物分解影响较小,但降雨分配模式的改变(如大而稀少的降雨事件)会抑制凋落物分解,表明降雨变异性和土壤覆盖、凋落物混合共同驱动了科尔沁沙地固沙灌木群落的土壤有机质周转。这些研究结果为科尔沁沙地固沙灌木林的适应性管理提供了理论依据,既丰富了生态学理论,也为科尔沁沙地乃至类似干旱地区的生态恢复和管理提供了实践指导。通过科学管理固沙灌木群落,我们可以更好地应对气候变化带来的挑战,维护生态系统的健康和稳定。
凋落物输入对半干旱区沙地灌丛土壤碳氮积累和转化的影响
典型沙质草地植物细根碳氮磷化学计量特征及其对氮素添加的响应
半干旱区灌丛沙堆对共存草本植物的保育效应研究
灌丛沙堆 "种质资源岛"的结构与生态效应研究
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