西北高原所海北站揭示高寒植物物候在长期增温与降温条件下对地上净初级生产力响应机制的关键作用

气候变化预计将在未来数十年持续加剧，可能对反映生态系统功能及固碳能力的重要指标-地上净初级生产力（ANPP）产生重要影响。然而，目前关于十年尺度以上的长期降温效应研究仍较为匮乏，且温度变化通过物候级联影响植物生长与ANPP的内在机制尚不清晰，导致与降温相关的长期气候变动效应仍需系统探究。

依托2007年在青海海北高寒草地生态系统国家野外科学观测研究站建立的“山体垂直带双向移栽实验平台”，高寒生态系统与全球变化研究团队开展了为期15年的连续观测，系统监测ANPP动态，并结合高频植物物候与群落生产力形成动态，深入解析其响应机制。

研究结果表明，在15年增温处理下，ANPP显著增加，而在降温处理下降低。值得注意的是，增温对ANPP的促进效应随时间推移逐渐增强，而降温的抑制效应则未表现出显著的时间依赖性。重要的是，生长季早期物候影响了ANPP对增温和降温的响应。关键发现在于，生长季早期的物候变化在调节ANPP对温度变化的响应中发挥重要作用。具体而言，增温条件下ANPP的增加与植物返青期提前及生长速率加快密切相关；而在降温条件下，叶片与开花物候对植物生长表现出解耦的级联效应：返青期提前反而抑制了植物后续生长，而开花期推迟则部分抵消了前期的不利影响。

上述结果表明，若仅依据短期增温实验外推长期生态响应，忽略增温效应随时间演变的非线性特征以及降温阶段所具有的独特生态机制，将可能导致预测偏差。本研究进一步证实，植物物候事件的动态变化介导了长期增温和降温对高寒草地ANPP的影响，为深入理解高寒生态系统碳循环对长期气候变化的响应提供了更为全面的科学依据。

该成果于2025年12月2日以The role of plant phenology in the response of plant productivity to decadal climate warming and cooling为题发表在Journal of Ecology（中国科学院1区TOP，IF=5.6）。西北高原所在读博士生魏瑶为第一作者，张振华研究员为通讯作者，兰州大学井新教授为共同通讯作者，中国科学院青藏高原研究所汪诗平研究员、北京大学贺金生教授、青海大学赵新全教授、华东师范大学刘慧颖教授、中国科学院地理科学与资源研究所Alan E. Watson等也参与了该项研究。该研究得到国家自然科学基金、西部之光-重点实验室专项交叉团队项目和第二次青藏高原科学考察项目的资助。

论文链接：https://doi.org/10.1111/1365-2745.70209

除此之外，高寒生态系统与全球变化研究团队还阐明了功能性状如何调控高寒克隆植物繁殖策略响应增温和降温的机制，相关研究结果于2025年7月10日发表在《生态学杂志》上。

论文链接：https://link.cnki.net/urlid/21.1148.Q.20250710.0926.004

图1 地上生物量积累与快速生长期的概念示意图

图2 地上净初级生产力对长期增温和降温的响应

图3 增温和降温下生长指标、物候事件及开花物种组成的温度敏感性

图4 十年尺度以上增温和降温影响地上净初级生产力的机制示意图