中国科学院黄河三角洲站在滨海湿地植被群落对气候变化的响应研究方面取得新进展

滨海湿地凭借其稳定的“蓝碳”功能已经成为了缓解全球气候变化的长期解决方案之一，具有重要的生态系统服务价值。然而，处于海陆海过渡带的滨海湿地对气候变化的响应也极为敏感，气候变暖、地表水位波动和降水格局变异等环境条件的改变会促使湿地植被群落发生变化，进而影响滨海湿地生态系统的结构和功能。近期，中国科学院烟台海岸带研究所韩广轩团队依托中国科学院黄河三角洲滨海湿地生态试验站，基于长期野外定位观测和原位控制试验，在滨海湿地植被群落对气候变化的响应研究方面取得新进展，相关成果发表在Water Research、Plant and Soil和Ecosystem Health and Sustainability上。
基于10年（2011-2020）的涡度协方差监测数据、15年（2003-2017）的卫星遥感通量数据和原位增温控制实验，黄河三角洲站的研究人员发现气候变暖会显著降低湿地生态系统的植物水分利用效率（图1；Wei et al. 2023, Water Research）。在此过程中，湿地植被通过蒸腾作用消耗的水分显著增加而生产力水平基本不变；这意味着在气候变暖的情形下，湿地植被需要更多的水分供应来维持自身光合作用的稳定。通过CMIP6的相关模型模拟结果（SSP585情形），黄河三角洲在未来可能会经历更为极端的变暖过程（+0.08 ℃ year-1），进而导致湿地植被水分利用效率的进一步降低（-0.03 g C kg-1 H2O year-1）。

                               
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图1 气候变暖对湿地植被的水分利用效率的影响
依托野外控制试验平台，通过对净生态系统CO 2 交换（NEE）、植物功能性状和土壤理化性质的长期定位监测，揭示了淹水深度调节植物光合能力的作用机制。研究发现，淹水深度主要是通过调节芦苇叶片形态特征及C:N化学计量比来控制光合能力，其中起主要作用的是叶面积与叶片N含量（图2）。淹水深度通过调节芦苇叶片功能性状，改变光合能力，影响生态系统碳吸收能力，最终决定了湿地生态系统碳汇能力的强弱（Wang et al. 2023, Plant and Soil）。此外，研究发现季节性降雨分配也对湿地植被的光合能力具有显著影响（图3）。季节性降雨分配，尤其是春季降雨的波动，直接改变了滨海湿地生态系统的土壤水、盐条件，进而影响了湿地植被的固碳速率（Huang et al. 2023, Ecosystem Health and Sustainability）。
相关研究得到了国家重点研发计划（2022YFF0802101）、国家自然科学基金（U2106209、42071126、42101117）和中国科学院国际科学伙伴计划（121311KYSB20190029）等项目的资助。

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图2 淹水深度对湿地植物光合能力的影响机制

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图3 春季降雨分配对滨海湿地植被固碳速率的影响
. m' w" `$ j2 q1 @论文信息：
. l# ~& b6 F7 P* J9 QWei SY, Chu XJ, Sun BY, et al. Climate warming negatively affects plant water-use efficiency in a seasonal hydroperiod wetland. Water Research (2023).
https://doi.org/10.1007/s11104-023-06368-x
( |  ?- k: H+ _% o* @Wang LJ, Zhao ML, Wei SY, et al. Inundation depth controls leaf photosynthetic capacity by regulating leaf area and N content in an estuarine wetland. Plant and Soil (2023).
1 z4 u6 F& p5 B' }& zhttps://doi.org/10.1007/s11104-023-06368-x
3 t8 y; p* ?6 l: J' k7 M  jHuang WX, Chu XJ, Li PG, et al. Dual asymmetric response of leaf-level CO2 fixation to changes in seasonal precipitation distribution in a coastal marsh. Ecosystem Health and Sustainability (2023).
https://doi.org/10.34133/ehs.0067


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1 i- H/ D1 W" A8 F  i& y0 a" f信息来源：中国科学院烟台海岸带研究所。