温度和降雨量变化对青藏高原高寒草甸土壤种子库的直接和间接作用机理
批准号:
41671246
项目类别:
面上项目
资助金额:
70.0 万元
负责人:
马妙君
依托单位:
学科分类:
基础土壤学
结题年份:
2020
批准年份:
2016
项目状态:
已结题
项目参与者:
刘坤、史小明、贾鹏、周显辉、李宏林、张鹏飞、赵赟鹏、王丽佩、安航
中文摘要
全球气候变化研究往往关注其对地上植被的作用,而对保存于地下的土壤种子库(潜在植被)的影响往往被忽视。近年有研究表明:一些物种利用种子库采取的“双面下注对策”和“风险分摊机制”会因未来全球气候变化而遭受破坏,因而增加了物种局部灭绝的可能性。本项目拟通过人工控制和野外调查实验,重点研究温度和降雨量变化对种子库中休眠种子萌发和物种组成的影响,确定气候变化对种子库的直接作用;通过分析温度和降雨量变化对土壤真菌活力的作用,及真菌活力与种子库损耗的关系,揭示气候变化通过影响土壤真菌而对种子库产生的间接作用;通过分析温度和降雨量变化对地上植被组成、种子产量,及地上植被与种子库物种组成关系的作用,确定气候变化通过地上植被而对种子库产生的间接作用,以及气候变化对种子库与地上植被动态关系的影响,进而阐明温度和降雨量变化对种子库的直接和间接作用机理,从而为青藏高原高寒地区植被保护和恢复提供理论依据和技术支撑。
英文摘要
The research of global climate change ecology often only focus on aboveground vegetation, however, how its influence on soil seed bank (potential vegetation) is often neglected. Recently, some research showed that the ‘bet-hedging strategy’ and ‘spreading risk strategy’ that some species use in soil seed bank would be destroyed by future global climate change, hence, the change in the dynamics of soil seed banks increase the risk of local extinctions of these species. In this project, we want to use control experiment and field investigation research to explore the direct effect of climate change on soil seed bank composition through analysis the effect of temperature and precipitation change on dormancy seeds germination and species composition of seed bank. We want to clarify the indirect effect of climate change on soil seed bank through research the direct effect of temperature and precipitation change on soil fungal pathogens and explore the relationship between soil fungal pathogens activities and soil seed bank depletion. We also want to clarify the indirect effect of climate change on soil seed bank and dynamic relationship between soil seed bank and aboveground plant community through explore the direct effect of temperature and precipitation change on species composition and seed output of aboveground plant communities, and relationship between seed bank and aboveground plant community. Finally, we can clarify the mechanism of direct and indirect effect of climate change on soil seed bank. Based on the above information, we can also supply a theoretical bases and technical support to grassland ecosystem protection and restoration on the Tibetan Plateau.
全球气候变化对青藏高原高寒生态系统带来了深刻的影响。目前,该领域的研究往往关注其对地上植被的作用,而对土壤种子库(潜在植被)的影响往往被忽视。本项目立足青藏高原高寒地区,通过野外调查和长期控制实验,重点研究了温度和降雨变化对种子库的直接和间接作用机理;温度和降雨在种子库动态,以及种子库在植物群落更新中的影响机理;高寒草甸植物群落典型物种的种子对增温、降雨变化和氮添加的响应研究。研究发现:1)基于6种高寒生态系统的大尺度数据,发现种子库的种子密度随海拔升高显著增加;种子库与植群落物种组成之间的相似性随海拔升高而显著下降;温度升高和降雨增加会直接和间接导致种子库物种多样性丧失;2)基于高寒草甸生态系统的大尺度数据,发现种子库的物种多样性和种子密度随海拔升高而显著下降;种子库在植物群落更新中的作用随海拔升高而显著降低;未来降水的增加可直接和间接地降低高寒草甸种子库的物种丰富度和种子密度;种子库在植物群落更新中的作用随着海拔的升高而降低这一过程是受降水控制的,而不是温度;3)基于埋藏实验结果(增温和降雨变化实验),在群落水平上,种子损耗和存活不受短期气候变化实验处理的影响;在物种水平上,短期实验处理对5个物种的种子损耗有显著影响,对4个物种的种子存活有显著影响;4)基于埋藏实验结果(氮添加实验),在群落水平上,种子损耗和存活不受氮添加处理的影响;在物种水平上,仅2个物种的种子损耗和1个物种的种子存活在不同氮添加处理间有显著性差异。相对于高寒草甸生态系统的地上植被,其种子库在在面对增温、降雨变化和氮沉降时,仍然具有一定的抵抗力,说明在未来气候变化和富营养化条件下,高寒土壤种子库将是退化植被恢复和重建的重要潜在资源。本项目研究成果阐明温度和降雨量变化对种子库的直接和间接作用机理,为青藏高原高寒地区植被保护和恢复提供理论依据和技术支撑。
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Seed banks trigger ecological resilience in subalpine meadows abandoned after arable farming on the Tibetan Plateau
种子库激发了青藏高原耕种后废弃的亚高山草甸的生态恢复力
DOI:
10.1002/eap.1959
发表时间:
2019
期刊:
Ecological Applications
影响因子:
5
作者:
[Miaojun Ma, Carol C. Baskin, Wenjin Li, Yunpeng Zhao, Yin Zhao, Liang Zhao, Ning Chen, Guozhen Du]
通讯作者:
Guozhen Du
Soil environmental factors drive seed density across vegetation types on the Tibetan Plateau
土壤环境因素驱动青藏高原不同植被类型的种子密度
DOI:
10.1007/s11104-017-3348-0
发表时间:
2017-07
期刊:
Plant and Soil
影响因子:
4.9
作者:
[Miaojun Ma, James Dalling, Zhen Ma, Xianhui Zhou]
通讯作者:
Xianhui Zhou
Grazing disturbance increases transient but decreases persistent soil seed bank
放牧干扰增加了瞬时性但减少了持久性土壤种子库
DOI:
10.1002/eap.1706
发表时间:
2018
期刊:
Ecological Applications
影响因子:
5
作者:
[Miaojun Ma, Jeffrey L. Walck, Zhen Ma, Lipei Wang, Guozhen Du]
通讯作者:
Guozhen Du
Wetland drying indirectly influences plant community and seed bank diversity through soil pH.
湿地干燥通过土壤 pH 值间接影响植物群落和种子库多样性。
DOI:
10.1016/j.ecolind.2017.05.027
发表时间:
2017
期刊:
Ecological Indicators
影响因子:
6.9
作者:
[Miaojun Ma, Carol C. Baskin, Kailiang Yu, Zhen Ma, Guozhen Du]
通讯作者:
Guozhen Du
DOI:
10.1016/j.ecolind.2017.05.027
发表时间:
2017
期刊:
Ecological Indicators
影响因子:
6.9
作者:
[Miaojun Ma, Carol C. Baskin, Kailiang Yu, Zhen Ma, Guozhen Du]
通讯作者:
Guozhen Du
氮沉降和食草作用下土壤种子库在高寒草甸植物群落更新中的作用机理
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批准号:32171681
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项目类别:面上项目
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资助金额:58.00万元
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批准年份:2021
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负责人:马妙君
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依托单位:
土壤种子库在青藏高原高寒湿地恢复中的作用机制研究
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批准号:41101527
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:28.0万元
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批准年份:2011
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负责人:马妙君
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依托单位:
国内基金
海外基金