2024年1月3日,应兰州大学泛第三极环境中心邀请,中国科学院西北生态环境资源研究院李新荣研究员开展了题为“全球气候变化对旱区荒漠生态系统的影响”的专题讲座,讲座由刘勇勤教授主持。讲座线上线下同步进行。

讲座开始,李新荣研究员开门见山引出关键科学问题:荒漠生态系统是否受到全球气候变化的影响?选择典型代表是开展荒漠生态系统研究的重要前提,因此李新荣研究员早期的工作探究了隐花植物(生物土壤结皮)是否可以作为研究荒漠生态系统变化的模式研究系统。
生物土壤结皮(BSC)是由藻类、地衣、苔藓和土壤中微生物形成的一类有机复合体。团队选择了6个不同尺度、不同年均降水量的研究区设置样地进行取样,通过分析生物土壤结皮在中国北方的分布情况,发现在局地尺度上,土壤属性对于生物土壤结皮的多样性及组成影响最大,稳定的表土层支撑藓类和地衣,而表面受干扰或侵蚀的土壤则支撑蓝藻和其他藻类的拓殖和繁衍;到了区域尺度上,决定群落分布则是维管植物盖度;在景观尺度上,降水梯度(即水分)是群落隐花植物的组成和结构最主要的影响因素。对于温湿度变化的响应证明了隐花植物(生物土壤结皮)可以作为研究荒漠生态系统变化的模式研究系统。

接着,李新荣研究员介绍了非维管植物与维管植物之间的关系。从年碳、氮固定量来看,生物土壤结皮具有强大的生态系统功能。同时生物土壤结皮斑块和维管植物斑块存在源汇关系,生物土壤结皮斑块产生的径流被重新分配至灌丛斑块,并且携带的有机质、溶解养分也会重新分配至灌丛斑块。而从维管植物对生物土壤结皮的贡献来看,在生物土壤结皮拓殖发展前期,土壤环境的恢复是影响生物土壤结皮群落组成的主因,在演替后期灌木冠层显著降低种间竞争。随着拓殖发展,植被与生物土壤结皮种丰富度相互作用逐渐增强,形成二者生态系统功能的互惠功能,维持了荒漠生态系统的健康。

最后,李新荣研究员介绍了气候变化对荒漠生态系统的影响。以隐花植物为模式研究对象,设置了长达10年的两组增温实验:小OTC,增温1.5℃,降水减少10mm;大OTC,增温0.5℃,降水减少5mm。结果表明,藓类结皮盖度发生了明显减少(89.2%减少到53.9%),生物量由5.41减少到了1.95 g/m2。生物土壤结皮变化导致土壤最大持水能力发生了明显变化,同时BSC对降水捕获能力也产生了影响。因此,气候变化对隐花植物产生了重要的影响,最终改变了原来系统的水量平衡,限制了草本植物的繁衍和定居,对生态恢复产生了不利的影响。
根据上述系列研究结果,持续的增温和降水的变化已经改变了荒漠系统的植被格局,导致荒漠生态系统部分功能的紊乱或丧失,显著影响着荒漠生态系统的结构和功能的整体恢复。

在本次讲座中,李新荣研究员的深入浅出的讲解激发了老师和同学们的强烈兴趣,老师和同学们针对报告中提到的增温实验、生物土壤结皮群落构成、碳氮循环等提出了很多问题,李新荣研究员给予了细致且专业的解答,报告气氛非常热烈。