科研進展
季節(jié)非對稱性增溫對固沙灌木小葉錦雞兒種子繁殖力影響研究取得新進展
當前全球氣候變暖持續(xù)加劇，并在時間和空間上均呈現(xiàn)出明顯的不對稱性，這種氣候變暖模式會以多種方式直接或間接地影響植物的生長、生存和繁衍。錦雞兒屬灌木，是我國北方干旱、半干旱區(qū)固沙造林的重要樹種之一。其種群自然更新和擴張的潛力，及其維持沙區(qū)生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構和功能穩(wěn)定的能力均主要取決于其種子的發(fā)育、傳播和建植等。因此探究固沙灌木種子繁殖對季節(jié)非對稱性增溫的敏感性及響應格局，對理解其應對未來氣候變暖的適應機制，以及促進區(qū)域生態(tài)環(huán)境建設與植被穩(wěn)定恢復具有重要意義。
基于此，中國科學院西北生態(tài)環(huán)境資源研究院（以下簡稱西北研究院）科研人員以科爾沁沙地優(yōu)勢固沙灌木小葉錦雞兒（Caragana microphylla）為研究對象，探究了不同時段增溫對其繁殖物候和種子繁殖力的影響及差異，并從繁殖努力和繁殖成功角度分析了種子繁殖應對季節(jié)非對稱性增溫的響應策略（圖1）。研究發(fā)現(xiàn)，繁殖物候通過提前開始、推遲結(jié)束、延長持續(xù)期和降低同步性來適應季節(jié)非對稱性增溫（圖2），同時這種適應分別增加和阻礙了種子的繁殖努力和成功（圖4）。繁殖物候適應性、種子繁殖努力和成功與生長季溫度和增溫時長呈正相關，而生長季前增溫對繁殖努力和成功均有負面影響（圖3-4）。該研究結(jié)果表明，增溫的季節(jié)非對稱性和持續(xù)時間，可通過調(diào)整繁殖物候模式和種子繁殖性狀來改變種子繁殖策略，其中生長季前較暖的冬季和春季降低了半干旱沙區(qū)固沙灌木小葉錦雞兒種子的繁殖力。
該成果于2023年8月24日以Asymmetric pre-growing season warming may jeopardize seed reproduction of the sand-stabilizing shrub Caragana microphylla為題，在線發(fā)表在環(huán)境科學與生態(tài)學領域TOP期刊Science of the Total Environment (IF = 9.8)上。西北研究院生態(tài)與農(nóng)業(yè)研究室奈曼沙漠化研究站博士研究生胡鴻姣為本文第一作者，劉新平研究員和何玉惠副研究員為通訊作者。該研究獲中國科學院（A類）戰(zhàn)略性先導科技項目、中國科學院科技扶貧項目和內(nèi)蒙古自治區(qū)科技計劃項目共同資助。
圖1 技術路線
圖2 不同增溫處理下小葉錦雞兒繁殖物候各階段起始時間（a）和持續(xù)時長（b）的變化
圖3 不同增溫處理下果熟期不同階段小葉錦雞兒（a）結(jié)種量和（b）蟲害率
圖4 繁殖物候與繁殖成功和努力間的關系
