成都生物所在西南干旱河谷區(qū)氣候、土壤和植被的緯度格局研究中取得了系列新進(jìn)展
作者:黎小娟
時(shí)間:2022-06-10
西南干旱河谷主要分布于橫斷山區(qū)的岷江、大渡河、雅礱江、金沙江、元江等流域的谷底,是濕潤(rùn)氣候下的局部干旱區(qū),不同緯度或流域的氣候、土壤、植被呈現(xiàn)明顯多樣性。但是,目前十分缺乏關(guān)于西南干旱河谷氣候、土壤、植被多樣性和生物量地理格局的全面認(rèn)識(shí)。
中國(guó)科學(xué)院成都生物研究所生態(tài)恢復(fù)與生物多樣性保育研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)不同緯度的調(diào)查與取樣,從氣候、土壤、植被多樣性和生物量等方面進(jìn)行生物地理格局及其成因研究,取得了一系列重要成果。首先,明確了西南干旱河谷區(qū)氣候和地形的定量關(guān)系,發(fā)現(xiàn)地形與該區(qū)域干燥度的關(guān)系存在季節(jié)(旱季和雨季)差異性規(guī)律。其次,對(duì)土壤微生物量及群落組成、土壤碳組分及群落生物量研究發(fā)現(xiàn):(1)微生物量(以總的PLFAs表示)隨緯度的增加均呈顯著增加趨勢(shì)。其中,革蘭氏陰性菌和真菌的PLFAs以及真菌/細(xì)菌(F/B)比值隨緯度的增加而顯著增加,而放線菌的PLFAs隨緯度的增加變化不明顯。值得注意的是,僅在亞表層土壤中,細(xì)菌和革蘭氏陽(yáng)性菌的PLFAs隨緯度的增加而顯著增加,而它們?cè)诒韺油寥乐袥](méi)有表現(xiàn)出明顯的緯度趨勢(shì)(圖1)(2)輕組分有機(jī)質(zhì)(LFOM)在緯度梯度上呈指數(shù)增長(zhǎng)模式,而重組分有機(jī)質(zhì)(HFOM)在緯度梯度上呈線性增加模式。LFOM的緯度模式主要由氣候因子解釋?zhuān)钪匾尿?qū)動(dòng)因素是年平均氣溫,其次是年平均降水量。土壤物理化學(xué)因素特別是陽(yáng)離子交換量和粉粒含量是HFOM緯度模式最重要的解釋因子(圖2)。另外,群落生物量和灌木生物量隨緯度升高而顯著增加, 草本生物量隨緯度升高無(wú)明顯變化, 凋落物生物量隨緯度的升高而顯著降低(圖3),氣候與土壤因子的空間差異很好地解釋了植被不同組分生物量的緯度變化格局。
相關(guān)研究成果分別以“Soil microbial biomass and community composition along a latitudinal gradient in the arid valleys of southwest China”為題發(fā)表于Geoderma (IF=6.1);“Latitudinal patterns of light and heavy organic matter fractions in arid and semi-arid soils ”為題,發(fā)表于CATENA(IF=5.1);“Latitudinal patterns of climatic variables and influence of local topography on climatic variables in the dry valleys of southwestern China ”為題,發(fā)表于Journal of mountain science (IF=2.1)上和以“西南干旱河谷植物群落組分生物量的緯度格局及其影響因素”為題發(fā)表于植物生態(tài)學(xué)報(bào)上。中國(guó)科學(xué)院成都生物研究所的楊婷惠、黎小娟博士研究生和王子龍碩士研究生分別為相關(guān)論文第一作者,包維楷和李芳蘭老師分別為相關(guān)論文的通訊作者。本研究得到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃課題(2017YFC0505105)和第二次青藏高原綜合考察研究(2019QZKK0301)和國(guó)家科技基礎(chǔ)資源調(diào)查專(zhuān)項(xiàng)(2019FY202300)的聯(lián)合資助。
圖1 中國(guó)西南干旱河谷表層(0–10 cm)和亞表層(10–20 cm)土壤微生物量及特定類(lèi)群PLFAs沿緯度梯度的變化。GP,革蘭氏陽(yáng)性菌;GN,革蘭氏陰性菌;Fungi/Bacteria,真菌/細(xì)菌比值。
圖2,圖A,B.分別為西南干旱河谷輕組分有機(jī)質(zhì) (LFOC 和 LFON)和重組分有機(jī)質(zhì) (HFOC 和 HFON) 的緯度格局; 圖C,D.分別為氣候,土壤,植被對(duì)輕組分有機(jī)質(zhì)和重組分有機(jī)質(zhì)的緯度格局的貢獻(xiàn);圖E,F. 分別為單個(gè)氣候,土壤,植被因子對(duì)輕組分有機(jī)質(zhì)和重組分有機(jī)質(zhì)的緯度格局的貢獻(xiàn)的重要性
圖3西南干旱河谷緯度梯度上群落及其組分生物量的變化。