東北地理所在干旱和養(yǎng)分富集如何影響灌木在草本濕地中擴(kuò)張方面取得新進(jìn)展
全球氣候變化影響下，北方草本濕地中的灌木擴(kuò)張現(xiàn)象持續(xù)加劇，揭示灌木擴(kuò)張機(jī)制可以為預(yù)測(cè)濕地植被格局對(duì)全球變化的響應(yīng)和反饋提供理論依據(jù)。灌木建殖（種子萌發(fā)、幼苗存活和生長(zhǎng)）是灌木生活史的重要階段，可能會(huì)受到全球變化引起的干旱化和氮富集的協(xié)同影響，但是這一假設(shè)尚未被證實(shí)。
圖 1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)示意圖
本研究在我國(guó)北方草本濕地生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行連續(xù)三年的野外控制實(shí)驗(yàn)，探討干旱化和養(yǎng)分富集對(duì)灌木在草本沼澤中建殖的影響（圖 1）。通過設(shè)置不同水位（淹水vs.干旱）和養(yǎng)分（對(duì)照vs.氮添加）的全因子交互處理，并在每種處理水平下播種多種灌木種子，記錄灌木種子萌發(fā)，幼苗存活，幼苗生長(zhǎng)以及周圍草本植被群落的生長(zhǎng)情況，進(jìn)而研究干旱化和氮富集對(duì)灌木在草本植物群落中擴(kuò)張的直接和間接影響。
圖 2 干旱化和養(yǎng)分富集對(duì)灌木種子萌發(fā)、幼苗存活的影響
圖 3 干旱化和養(yǎng)分富集對(duì)灌木幼苗存活影響的結(jié)構(gòu)方程模型
結(jié)果發(fā)現(xiàn)第一年干旱化會(huì)顯著增加灌木植物的種子萌發(fā)和幼苗存活，且對(duì)幼苗存活的促進(jìn)作用一直持續(xù)到后兩年（圖 2）。結(jié)構(gòu)方程模型顯示干旱化通過間接降低灌木和草本植物對(duì)地上光資源的不對(duì)稱性競(jìng)爭(zhēng)進(jìn)而促進(jìn)了灌木幼苗的存活（圖 3）。此外，三年持續(xù)的淹水處理導(dǎo)致了灌木幼苗全部死亡，但是經(jīng)過三年的干旱處理后，氮添加顯著地增加了灌木植株的葉片數(shù)、株高和莖粗（圖 4）。
圖 4 干旱化和養(yǎng)分富集對(duì)灌木幼苗生長(zhǎng)的影響
本研究表明了干旱化為灌木在淡水沼澤中的建殖提供了重要的基礎(chǔ)條件。當(dāng)幼苗成熟后，氮富集可以通過促進(jìn)灌木的生長(zhǎng)進(jìn)而促進(jìn)其擴(kuò)張。我們的研究通過探討干旱化和氮富集對(duì)本木植物不同建殖階段的影響，為探究全球變化背景下草本濕地中的灌木擴(kuò)張機(jī)制提供了新視角。
研究成果近期在線發(fā)表于生態(tài)學(xué)權(quán)威期刊Journal of Ecology。本研究由中國(guó)科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所生物入侵生態(tài)學(xué)團(tuán)隊(duì)副研究員單利平（第一作者）、訪問學(xué)者Ayub M. O. Oduor副教授、高級(jí)工程師譚穩(wěn)穩(wěn)和劉艷杰研究員（通訊作者）共同完成。該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金青年科學(xué)基金項(xiàng)目（No. 41901054）的資助。
論文信息如下：Shan,L.,Oduor,A. M. O.,Tan,W.,&Liu,Y. (2025). Drainage and nitrogen enrichment facilitate the encroachment of woody plants at various developmental stages in freshwater marshes. Journal of Ecology,00,1–13.
論文鏈接：https://doi.org/10.1111/1365-2745.70030
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