半干草地生态系统植物生产力受到水分限制，因此对降水格局变化高度敏感。其中，植物的水分利用策略是调控该生态系统生产力及其稳定性的关键生理生态基础。冬季降雪作为次年生长季初期的重要水分来源，对维持草地生态功能具有重要作用。然而，当前的研究多关注生长季降水过程，对于冬季降雪变化如何通过影响植物群落的水分利用策略调控生产力稳定性，积雪对植物生理活动影响的持续时间等相关机制仍缺乏探讨。
中国科学院植物研究所刘玲莉研究组以内蒙古温带典型草地为研究对象，通过连续5年的野外冬季增雪控制实验，并结合物种水平上δ¹⁸O和δ¹³C双同位素技术，揭示了冬季积雪稳定草地生产力的植物水分利用机制。研究发现，增雪显著提高了生态系统的水分利用效率，进而促进了生产力及其稳定性，且增雪的效应可以持续至生长季中后期。进一步分析表明，生产力稳定性的提升与植物水分利用的功能多样性密切相关，当群落水平的气孔导度越大、多样性越高时，生产力的稳定性越强。此外，虽然增雪提升了不同植物功能群的气孔导度，使得蒸腾水分散失加剧，但是禾本科植物可以通过增强光合能力维持自身较高的水分利用效率，从而在群落中占据主导地位；由于禾本科植物对环境变化强的适应性，有效地降低了生产力随水分变化的波动，进而有利于提高生产力稳定性。增雪还通过促进根系生物量，增强了植物对表层和深层融雪水的获取能力，进一步促进生产力稳定性。总体而言，本研究表明植物群落可以通过植物生理、物种重组和根系垂直分布共同优化水分的获取和利用，从而提升生态系统生产力稳定性。
该研究成果于5月19日在线发表于国际学术期刊Ecology。植物所李平助理研究员为论文第一作者，刘玲莉研究员为通讯作者。北卡罗来纳州立大学胡水金教授、佐治亚理工学院蒋林教授和北京大学王少鹏教授等参与了此项研究。该研究得到了国家自然科学基金和中国博士后科学基金的资助。
文章链接：http://dx.doi.org/10.1002/ecy.70105
冬季增雪稳定植物生产力的水分利用机制