青藏高原草地为何返青提前、枯黄推迟？中科院团队“破案”了！

研究站点植被类型(a)、气象条件(b)和实验设计(c)。中科院青藏高原所 供图

在有“世界屋脊”和“地球第三极”之称的青藏高原上,其高寒草地植被近些年来出现返青提前、枯黄推迟的现象颇受关注,这究竟是什么原因导致的?

中国科学院青藏高原研究所(中科院青藏高原所)2月27日向媒体发布消息说,该所生态系统格局与过程团队罗天祥研究员等最新完成的一项监测研究表明,青藏高原草地返青提前、枯黄推迟的原因基本上与增温无关,降雨增加要负“全责”。

由中国科学家完成的这项青藏高原生态系统变化研究重要成果论文,近日已在环境科学与生态学领域国际专业学术期刊《总环境科学》发表。

论文通讯作者罗天祥研究员介绍说,青藏高原拥有全球海拔最高、面积最大的高寒草甸和草原,其形成和分布主要受印度季风气候的控制。青藏高原广布优势物种如何同时适应寒冷和干旱的气候环境,是理解高寒草地植被物候响应气候变化的关键。

研究成果示意图。中科院青藏高原所 供图

近30年来,青藏高原历经快速变暖,同时伴随降水增加。预计到21世纪末,青藏高原年平均气温将增加2.8-4.9摄氏度,年降水量将增加15-21%。在这种暖湿化背景下,导致高寒草地植被物候变化的主要驱动因子究竟是增温还是增雨,存在很大争议。学界以往的增温实验很少关注降水变化的影响,结合温度与降水变化的双因素控制实验案例也较少。

罗天祥指出,本项研究通过在青藏高原中部念青唐古拉山北坡的西藏纳木错高寒湖泊与环境国家野外科学观测研究站建立红外增温和自动增雨控制实验平台,研究团队对2013-2014年紫花针茅、大花嵩草、钉柱委陵菜3个优势物种返青期与枯黄期物候进行监测,并同步记录气温、降水、土壤温度和土壤水分,解析了增温2摄氏度、增雨15%和30%对高寒草原-草甸过渡带优势种物候变化的影响,研究结果明确显示,降雨增加导致青藏高原高寒草地植被返青提前、枯黄推迟,而与增温基本无关。

论文第一作者、中科院青藏高原所博士研究生马鹏飞表示,研究团队在青藏高原上连续两年的实验观测数据表明:增雨普遍导致紫花针茅、大花嵩草、钉柱委陵菜3个优势物种返青期提前,而增温则对其返青期影响不显著;虽然枯黄期对于温度和降水均有响应,但不论是否增温,增雨都能显著推迟3个优势物种枯黄期,且增温与增雨无交互效应;3个优势种返青期同步或稍晚于雨季来临,春季降水增加使雨季来临时间提前进而促进植被返青。

研究团队进一步开展分析认为,高寒植被物候对降水变化更加敏感;在增温2摄氏度、增雨大于15%条件下,高寒草地优势物种生长季延长主要受秋季物候推迟的影响。在青藏高原暖湿化背景下,该研究为人们正确认识高寒草地生态系统对气候变化的响应机制提供了重要科学支撑。