脆弱的干旱区生态系统|中国绿发会“干旱区对话”
编者按：为推动全球干旱地区生命共同体建设，并将其相关的生物多样性保护及气候变化应对问题纳入联合国《2020后全球生物多样性框架》，中国生物多样性保护与绿色发展基金会（简称“中国绿发会”）将在2022年1月5日至6日于线上召开“干旱区对话”会议，主题为“2020后的生物多样性与气候”。特此整理相关知识以作为补充性资料，与读者共赏。
干旱区生态系统由于其脆弱性和低稳定性，成为对气候变化和人类活动最敏感的地球陆地生态系统之一。
干旱区占地球陆地面积41%，是全球约 40%的人口的家园，拥有全球约1/3的生物多样性热点，为28%的濒危物种提供了栖息地。干旱区的生物多样性保护与可持续发展在全球生态建设中举足轻重。
近几十年来，在全球气候变化的背景下，干旱区的干旱程度加剧，干旱区生态系统正面临着严重退化的风险。生物多样性与生态系统功能，尤其是多功能性之间的内在关系及其调控机制，以及干旱区生态系统如何长期有效维持功能多样性并为人类社会提供支持，是全世界生态学者一直力求攻克的重大科学问题。
研究人员发现，干旱对植物多样性、植被生产力和土壤有机碳呈负向影响。植物多样性对植被生产力和土壤有机碳有正向促进作用。
气候变化和人类活动共同作用导致了我国干旱区的荒漠化问题，干旱区荒漠化的关键过程为风蚀、水蚀、冻融侵蚀。其中，水蚀影响的面积最大（37.4%）但强度较低，主要影响区域分布在半干旱和半湿润易干旱区；风蚀强度大，主要影响极端干旱区和干旱区；冻融侵蚀主要影响青藏高原地区。
中国旱区荒漠化的三个关键过程空间分布及强度
图源：
我国学者与国外合作者在中国旱区生态系统变化、驱动机制及影响研究方面取得进展
www.nsfc.gov.cn/publish/portal0/tab434/info82075.htm
研究表明，在低干旱水平区域如半干旱区，植物多样性及其生产力是影响生态系统功能与稳定性的关键限制性因素。因此，在低干旱水平区域，应优先保护植物多样性。而在高干旱水平区域如干旱区与极旱区，土壤微生物多样性则是影响生态系统功能与稳定性的关键限制性因素。因此，应优先保护该区域的土壤微生物多样性如土壤生物结皮，避免人为破坏。
厘清全球干旱区生物多样性面临的挑战和机遇，在气候变化的大环境下如何凝聚各方力量达成共识、采取何种行动，对于全球干旱区生物多样性保护以及实现2050生物多样性愿景格外重要。
参考链接：
新研究：保护土壤生物结皮 让旱区不再更旱
保护旱区生态 目光别只停留在植物上
整理|YJ 审核|Daisy 责编丨青鸯
编者按：为推动全球干旱地区生命共同体建设，并将其相关的生物多样性保护及气候变化应对问题纳入联合国《2020后全球生物多样性框架》，中国生物多样性保护与绿色发展基金会（简称“中国绿发会”）将在2022年1月5日至6日于线上召开“干旱区对话”会议，主题为“2020后的生物多样性与气候”。特此整理相关知识以作为补充性资料，与读者共赏。
干旱区生态系统由于其脆弱性和低稳定性，成为对气候变化和人类活动最敏感的地球陆地生态系统之一。
干旱区占地球陆地面积41%，是全球约 40%的人口的家园，拥有全球约1/3的生物多样性热点，为28%的濒危物种提供了栖息地。干旱区的生物多样性保护与可持续发展在全球生态建设中举足轻重。
近几十年来，在全球气候变化的背景下，干旱区的干旱程度加剧，干旱区生态系统正面临着严重退化的风险。生物多样性与生态系统功能，尤其是多功能性之间的内在关系及其调控机制，以及干旱区生态系统如何长期有效维持功能多样性并为人类社会提供支持，是全世界生态学者一直力求攻克的重大科学问题。
研究人员发现，干旱对植物多样性、植被生产力和土壤有机碳呈负向影响。植物多样性对植被生产力和土壤有机碳有正向促进作用。
气候变化和人类活动共同作用导致了我国干旱区的荒漠化问题，干旱区荒漠化的关键过程为风蚀、水蚀、冻融侵蚀。其中，水蚀影响的面积最大（37.4%）但强度较低，主要影响区域分布在半干旱和半湿润易干旱区；风蚀强度大，主要影响极端干旱区和干旱区；冻融侵蚀主要影响青藏高原地区。
中国旱区荒漠化的三个关键过程空间分布及强度
图源：
我国学者与国外合作者在中国旱区生态系统变化、驱动机制及影响研究方面取得进展
www.nsfc.gov.cn/publish/portal0/tab434/info82075.htm
研究表明，在低干旱水平区域如半干旱区，植物多样性及其生产力是影响生态系统功能与稳定性的关键限制性因素。因此，在低干旱水平区域，应优先保护植物多样性。而在高干旱水平区域如干旱区与极旱区，土壤微生物多样性则是影响生态系统功能与稳定性的关键限制性因素。因此，应优先保护该区域的土壤微生物多样性如土壤生物结皮，避免人为破坏。
厘清全球干旱区生物多样性面临的挑战和机遇，在气候变化的大环境下如何凝聚各方力量达成共识、采取何种行动，对于全球干旱区生物多样性保护以及实现2050生物多样性愿景格外重要。
参考链接：
新研究：保护土壤生物结皮 让旱区不再更旱
保护旱区生态 目光别只停留在植物上
整理|YJ 审核|Daisy 责编丨青鸯
保护旱区生态 目光别只停留在植物上
在生态系统中，旱区生态系统由于其脆弱性和低稳定性，成为对气候变化和人类活动最敏感的地球陆地生态系统之一。
近几十年来，在全球变化的背景下，旱区的干旱程度加剧，旱区生态系统正面临着严重退化的风险。因此，生物多样性与生态系统功能，尤其多功能性之间的内在关系及其调控机制，以及旱区生态系统如何长期有效维持功能多样性并为人类社会服务，一直是生态学研究的核心和热点问题之一，也是国内外生态学者一直力求攻克的重大科学问题。近日，一项新的研究成果在线发表在《自然·通讯》上，为这一科学问题提供了新的视点。
干旱对土壤功能的负效应可能被低估
自2013年以来，兰州大学邓建明团队通过在我国北方旱区建立东西横跨近5000公里直线距离的自然样带，连续进行多年野外大规模调查取样。他们收集了2万余份样品/数据，结合室内控制实验，联合英国曼彻斯特大学和瑞士苏黎世大学，利用二代高通量测序等技术，揭示了植物和土壤微生物多样性对生态系统多功能性的影响与调控模式，将随着气候与环境条件的改变而变化，而并非遵循某一具有普适性的调控模式。
相比于单个土壤功能，土壤多功能性对干旱的响应更敏感。因此，对单个功能或过程分析的结果往往会低估干旱对土壤功能的负效应。细菌、真菌和古菌等土壤微生物多样性及土壤功能与多功能性，沿干旱梯度呈非线性变化趋势，且植物和土壤微生物多样性与多功能性关系的相对强度沿干旱梯度发生了转变。
针对研究中发现的转变机制，研究者提出，生态系统多功能性的动态变化主要由植物多样性及其生产力和土壤微生物多样性进行联合调控；在半干旱与干旱半湿润区等低干旱水平下，随着干旱程度的增加，植物多样性及其生产力快速下降成为土壤多功能性的关键限制性因素，土壤微生物多样性及其功能服务则相对冗余，即土壤多功能性遵循自下而上的调控原理，因此可预测植物多样性与多功能性将呈现较强的正相关。相反，在高干旱水平下，如在干旱与极旱区，随着干旱程度的增加，土壤微生物多样性及其生物量的急剧下降，以及生物残体分解难度大幅增加和分解速率的下降，致使土壤微生物多样性成为土壤多功能性的关键限制性因素，即土壤多功能性遵循自上而下的调控原理，因此可预测土壤微生物多样性与多功能性将呈现较强的正相关。
上述科学假说在本研究中得到了很好的野外调查实验与室内控制实验验证。
更重要的是，研究团队还发现，随着干旱胁迫的增加，植物与土壤微生物多样性对多功能性的调控机制在约0.8的干旱水平（即干旱与半干旱气候的分界线），将由自下而上的调控模式转变为自上而下的调控模式。
高排放情景下我国旱区或将大幅扩张
研究者对在未来中等排放情景（RCP4.5）和高排放情景（RCP8.5）下，我国北方干旱与极旱区（干旱水平高于0.8）的面积变化特征也进行了进一步的预测。
他们提出，在高排放情景下，21世纪末该区域面积相比1970—2000年，将扩张高达28%，扩张将主要发生在内蒙古自治区的中部和东部。
该研究结果对在全球变化背景下因地制宜地制定我国旱区的生态管理与保护政策等方面具有十分重要的科学指导意义。如在低干旱水平区域，植物多样性及其生产力是影响生态系统功能与稳定性关键限制性因素，这意味着该区域的生态保护更应优先保护植物多样性；而在高干旱水平区域，土壤微生物多样性作为影响生态系统功能与稳定性关键限制性因素，因此，更优先保护该区域的土壤微生物多样性如土壤结皮则极为重要。
来源：科技日报
在生态系统中，旱区生态系统由于其脆弱性和低稳定性，成为对气候变化和人类活动最敏感的地球陆地生态系统之一。
近几十年来，在全球变化的背景下，旱区的干旱程度加剧，旱区生态系统正面临着严重退化的风险。因此，生物多样性与生态系统功能，尤其多功能性之间的内在关系及其调控机制，以及旱区生态系统如何长期有效维持功能多样性并为人类社会服务，一直是生态学研究的核心和热点问题之一，也是国内外生态学者一直力求攻克的重大科学问题。近日，一项新的研究成果在线发表在《自然·通讯》上，为这一科学问题提供了新的视点。
干旱对土壤功能的负效应可能被低估
自2013年以来，兰州大学邓建明团队通过在我国北方旱区建立东西横跨近5000公里直线距离的自然样带，连续进行多年野外大规模调查取样。他们收集了2万余份样品/数据，结合室内控制实验，联合英国曼彻斯特大学和瑞士苏黎世大学，利用二代高通量测序等技术，揭示了植物和土壤微生物多样性对生态系统多功能性的影响与调控模式，将随着气候与环境条件的改变而变化，而并非遵循某一具有普适性的调控模式。
相比于单个土壤功能，土壤多功能性对干旱的响应更敏感。因此，对单个功能或过程分析的结果往往会低估干旱对土壤功能的负效应。细菌、真菌和古菌等土壤微生物多样性及土壤功能与多功能性，沿干旱梯度呈非线性变化趋势，且植物和土壤微生物多样性与多功能性关系的相对强度沿干旱梯度发生了转变。
针对研究中发现的转变机制，研究者提出，生态系统多功能性的动态变化主要由植物多样性及其生产力和土壤微生物多样性进行联合调控；在半干旱与干旱半湿润区等低干旱水平下，随着干旱程度的增加，植物多样性及其生产力快速下降成为土壤多功能性的关键限制性因素，土壤微生物多样性及其功能服务则相对冗余，即土壤多功能性遵循自下而上的调控原理，因此可预测植物多样性与多功能性将呈现较强的正相关。相反，在高干旱水平下，如在干旱与极旱区，随着干旱程度的增加，土壤微生物多样性及其生物量的急剧下降，以及生物残体分解难度大幅增加和分解速率的下降，致使土壤微生物多样性成为土壤多功能性的关键限制性因素，即土壤多功能性遵循自上而下的调控原理，因此可预测土壤微生物多样性与多功能性将呈现较强的正相关。
上述科学假说在本研究中得到了很好的野外调查实验与室内控制实验验证。
更重要的是，研究团队还发现，随着干旱胁迫的增加，植物与土壤微生物多样性对多功能性的调控机制在约0.8的干旱水平（即干旱与半干旱气候的分界线），将由自下而上的调控模式转变为自上而下的调控模式。
高排放情景下我国旱区或将大幅扩张
研究者对在未来中等排放情景（RCP4.5）和高排放情景（RCP8.5）下，我国北方干旱与极旱区（干旱水平高于0.8）的面积变化特征也进行了进一步的预测。
他们提出，在高排放情景下，21世纪末该区域面积相比1970—2000年，将扩张高达28%，扩张将主要发生在内蒙古自治区的中部和东部。
该研究结果对在全球变化背景下因地制宜地制定我国旱区的生态管理与保护政策等方面具有十分重要的科学指导意义。如在低干旱水平区域，植物多样性及其生产力是影响生态系统功能与稳定性关键限制性因素，这意味着该区域的生态保护更应优先保护植物多样性；而在高干旱水平区域，土壤微生物多样性作为影响生态系统功能与稳定性关键限制性因素，因此，更优先保护该区域的土壤微生物多样性如土壤结皮则极为重要。
来源：科技日报
【枯枝败叶都被谁“消化”了？】日前，中国科学院植物研究所黄振英研究组与荷兰阿姆斯特丹大学教授Johannes H.C. Cornelissen合作，揭示了沙埋对灌木茎凋落物分解的影响及调控机制。相关成果于近日发表在《功能生态学》。
黄振英研究组利用原位分解的实验系统研究了利用原位分解实验系统研究了生物和非生物因子对旱区不同灌木物种茎器官木质残体凋落物分解的影响。研究发现在沙埋条件下木质残体凋落物分解速率是模拟立枯和地表条件下的3倍，紫外辐射对木质残体凋落物分解作用较弱。这说明沙埋条件下的微生物分解是木质残体分解的主要环境驱动因素。这项研究填补了木质残体在干旱区生态系统凋落物周转的研究空白，有助于改进和完善全球碳循环模型。
此前，该研究组在旱区开展的对叶凋落叶研究的结果表明，光辐射是驱动叶凋落物分解的重要驱动因素。结合茎凋落物的研究，说明植物器官不同，凋落物分解的驱动因素存在差异，丰富了旱区生态系统植物凋落物分解的调控机制。
据了解，凋落物分解在土壤肥力维持和土壤有机碳形成过程中起着关键作用。在旱区生态系统中，由于水分限制及生物因子种类和丰度的降低，非生物和生物因子对生态系统碳循环和营养物循环的影响同等重要。但是由太阳辐射、沙埋和凋落物位置等驱动的环境变化对于旱区生态系统木质残体凋落物分解的影响及机制的认识相对匮乏。
相关论文信息：https://t.cn/A62xom0e
黄振英研究组利用原位分解的实验系统研究了利用原位分解实验系统研究了生物和非生物因子对旱区不同灌木物种茎器官木质残体凋落物分解的影响。研究发现在沙埋条件下木质残体凋落物分解速率是模拟立枯和地表条件下的3倍，紫外辐射对木质残体凋落物分解作用较弱。这说明沙埋条件下的微生物分解是木质残体分解的主要环境驱动因素。这项研究填补了木质残体在干旱区生态系统凋落物周转的研究空白，有助于改进和完善全球碳循环模型。
此前，该研究组在旱区开展的对叶凋落叶研究的结果表明，光辐射是驱动叶凋落物分解的重要驱动因素。结合茎凋落物的研究，说明植物器官不同，凋落物分解的驱动因素存在差异，丰富了旱区生态系统植物凋落物分解的调控机制。
据了解，凋落物分解在土壤肥力维持和土壤有机碳形成过程中起着关键作用。在旱区生态系统中，由于水分限制及生物因子种类和丰度的降低，非生物和生物因子对生态系统碳循环和营养物循环的影响同等重要。但是由太阳辐射、沙埋和凋落物位置等驱动的环境变化对于旱区生态系统木质残体凋落物分解的影响及机制的认识相对匮乏。
相关论文信息：https://t.cn/A62xom0e
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