季节非对称性增温对固沙灌木小叶锦鸡儿种子繁殖力影响取得新进展

作者：奈曼站   更新时间：2023-09-05

当前全球气候变暖持续加剧，并在时间和空间上均呈现出明显的不对称性，如冬春季的温升较大、干旱半干旱区的变暖趋势更明显。这种气候变暖模式会以多种方式直接或间接地影响植物的生长、生存和繁衍。锦鸡儿属灌木是我国北方干旱、半干旱区固沙造林的重要树种之一，其种群自然更新和扩张的潜力，及其维持沙区生态系统结构和功能稳定的能力均主要取决于其种子的发育、传播和建植等。因此探究固沙灌木种子繁殖对季节非对称性增温的敏感性及响应格局，对理解其应对未来气候变暖的适应机制，以及促进区域生态环境建设与植被稳定恢复具有重要意义。

基于此，本研究以科尔沁沙地优势固沙灌木小叶锦鸡儿（Caragana microphylla）为研究对象，探究了不同时段增温对其繁殖物候和种子繁殖力的影响及差异，并从繁殖努力和繁殖成功角度分析了种子繁殖应对季节非对称性增温的响应策略（图1）。研究发现繁殖物候通过提前开始、推迟结束、延长持续期和降低同步性来适应季节非对称性增温（图2），同时这种适应分别增加和阻碍了种子的繁殖努力和成功（图4）。繁殖物候适应性、种子繁殖努力和成功与生长季温度和增温时长呈正相关，而生长季前增温对繁殖努力和成功均有负面影响（图3-4）。该研究结果表明，增温的季节非对称性和持续时间，可通过调整繁殖物候模式和种子繁殖性状来改变种子繁殖策略，其中生长季前较暖的冬季和春季降低了半干旱沙区固沙灌木小叶锦鸡儿种子的繁殖力。

该成果于2023年8月24日以Asymmetric pre-growing season warming may jeopardize seed reproduction of the sand-stabilizing shrub Caragana microphylla为题，在线发表在环境科学与生态学领域TOP期刊Science of the Total Environment (IF = 9.8)上。西北研究院生态与农业研究室奈曼沙漠化研究站胡鸿姣博士研究生为本文第一作者，刘新平研究员和何玉惠副研究员为通讯作者。该研究获中国科学院（A类）战略性先导科技项目（XDA26020104-01）、中国科学院科技扶贫项目（KFJ-FP- 202104）和内蒙古自治区科技计划项目（2022YFHH0063）的共同资助。

文章链接：https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2023.166387

图1 技术路线

图2 不同增温处理下小叶锦鸡儿繁殖物候各阶段起始时间（a）和持续时长（b）的变化

图3 不同增温处理下果熟期不同阶段小叶锦鸡儿（a）结种量和（b）虫害率

图4 繁殖物候与繁殖成功和努力间的关系