硕士研究生宁石杰研究成果
——春季和秋季增温协同降低弃耕地土壤碳排放
准确评估并预测生态系统碳循环对气候变暖的响应是气候变化—陆地碳反馈中的一大挑战。历史气象数据和模型模拟表明陆地表面温度升高存在较大的季节不对称性，例如北半球近年来经历显著的春季和秋季增温。然而先前关于春季和秋季增温对陆地碳循环的研究结果存在较大不一致性，且主要集中在植物物候、植被生长以及生态系统尺度上的碳循环，但是土壤碳排放如何响应季节不对称增温，以及此响应将如何影响生态系统碳平衡依然缺乏直接的野外实验证据。
本研究通过一项设置在河南大学科研与教学农场的春季和秋季增温控制实验，探究季节不对称增温对土壤碳释放的影响及其机制。研究结果表明春季和秋季同时增温能够协同地降低土壤呼吸。此外，夏季土壤呼吸对春季和秋季增温处理的响应主导处理效应的年际变化，表明季节不对称增温对生态系统碳循环的遗留效应既存在于季节尺度同时也发生在年际尺度。春季增温和秋季增温对土壤呼吸的抑制并非由增温导致的水分匮缺所致，而是由于植物功能群对季节不对称增温的不同响应导致的植物群落结构改变以及植物光合作用和生产力下降，随之减少地下植物根呼吸和微生物呼吸所需的底物和能量，最终降低土壤呼吸。本研究为春季和秋季增温对生态系统碳循环具有交互作用提供直接实验证据，并强调精确评估并模拟季节不对称增温对陆地碳汇的影响，未来研究需要考虑特定增温季节间的交互作用，以及对生态系统的遗留效应。
2020年6月30日，该研究成果以“Nonadditive and legacy effects of spring and autumn warming on soil respiration in an old-field grassland”为题在生态学领域经典期刊《Ecosystems》上发表。《Ecosystems》为美国Springer出版社发行的生态学国际主流期刊。该期刊年发文量为116篇，2019年影响因子4.555，五年影响因子4.951。
本研究论文第一作者为河南大学生命科学学院全球变化生态学实验室硕士三年级研究生宁石杰，通讯作者为万师强教授。该研究受到了国家自然科学基金重点项目(31830012)的资助。万师强教授博士三年级研究生郑梦眉在《Ecosystems》同期以“Effects of grazing, wind erosion, and dust deposition on plant community composition and structure in a temperate steppe”为题发表了另外一项研究成果。
博士研究生郑梦眉研究成果
——放牧和风沙过程对北方草地植物群落组成和结构的影响
作为草地生态系统中广泛采用的管理方式之一，放牧能够通过牲畜的选择性取食和踩踏等直接方式以及改变群落中光可利用性等间接方式影响草地植物群落组成和结构，进而调控草地生态系统功能和稳定性。同时，放牧过程中食草动物的踩踏和啃食行为导致的裸地面积增加还能够增加生态系统发生风蚀和沙尘暴的风险。风蚀能够剥离土壤中养分最丰富的表层土壤，造成生态系统中土壤养分流失。与风蚀相反，沙尘沉降可能会为植物的生长带来养分。风蚀和沙尘沉降通过调控土壤养分含量进而影响植物的种间竞争和排除，最终改变植物群落的组成与多样性。尽管前期有大量研究关注了放牧对草地生态系统植物群落的影响，迄今为止，关于风蚀和沙尘沉降及其与放牧的交互作用如何影响植物群落组成、结构和多样性的理解仍然十分匮乏。
为分析和回答以上问题，本研究利用一项设置在内蒙古温带半干旱草地的控制实验控制放牧和模拟风沙过程(风蚀和沙尘沉降)两项因子，并连续测定10年(2010-2019)的群落组成和结构变化数据。十年试验期内，放牧和风蚀分别显著降低群落盖度4.3%和18.9%。沙尘沉降对群落盖度没有影响。放牧和风蚀分别显著增加和降低矮草植物盖度8.8%和15.8%，而沙尘沉降不影响矮草植物盖度。高草植物盖度在放牧和风蚀处理下分别减少13.1%和3.1%，而在沙尘沉降样地中增加4.8%。植物物种丰富度在放牧处理下显著增加8.6%，在沙尘沉降样地中显著降低7.7%，而对风蚀没有响应。放牧和风蚀分别增加矮草植物丰富度16.0%和10.4%。沙尘沉降不影响矮草植物丰富度。放牧或者沙尘沉降不影响高草植物丰富度，而风蚀显著降低高草植物丰富度8.3%。
2020年6月30日，该研究成果以“Effects of grazing, wind erosion, and dust deposition on plant community composition and structure in a temperate steppe”为题在生态学领域经典期刊《Ecosystems》上发表。《Ecosystems》为美国Springer出版社发行的生态学国际主流期刊。该期刊年发文量为116篇，2019年影响因子4.555，五年影响因子4.951。
本研究论文第一作者为河南大学生命科学学院全球变化生态学实验室博士三年级研究生郑梦眉，通讯作者为万师强教授。该研究受到了国家自然科学基金重点项目(31830012)的资助。万师强教授硕士三年级研究生宁石杰在《Ecosystems》同期以“Nonadditive and legacy effects of spring and autumn warming on soil respiration in an old-field grassland”为题发表了另外一项研究成果。
文章链接：https://link.springer.com/article/10.1007/s10021-020-00526-3