近日，我校伟徳国际官网登录入口李建龍教授團隊在全球草地資源定量優化核算及其對氣候變化響應的研究中取得重要成果。該團隊首次将全球草地分布區細分為不同的幹旱梯度(氣候區)，在此基礎上定量評估不同氣候區草地NPP和CUE的時空演變動态及其對氣候變化的響應機制，在一定程度上提高了全球尺度下草地動态對氣候變化響應研究的評估精度，且彌補了以往研究定性評估的不确定性。此外，該團隊定量評估了全球不同氣候區草地NPP和CUE時空分布特征，全球5大主要草地類型(Open shrublands、Closed shrublands、Savannas、Woody savannas、Non-woody grasslands )的NPP和CUE變化特征，也找出了不同氣候區下草地NPP和CUE變化的主導影響因子，對于我國乃至全球各個國家草地生态系統的經營與管理、以及實現草地資源的可持續利用具有重要指導意義。
該成果以“Evaluating the responses of net primary productivity and carbon use efficiency of global grassland to climate variability along an aridity gradient” (https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0048969718341913?dgcid=author)為題在生态環境頂級雜志《Science of the Total Environment》發表，第一作者為2017級博士研究生劉洋洋，通訊作者為李建龍教授。
根據IPCC(Intergovernmental Panel on Climate Change)第五次報告，随着CO2等溫室氣體排放的增加，全球氣溫在1880-2012年間上升了0.85℃，且全球變暖将持續加劇。在全球變化的影響下，陸地生态系統不斷經曆新的變化。草地作為陸地生态系統的重要組成部分，覆蓋了地球陸地面積的25%，是陸地重要的碳庫，在平衡大氣溫室氣體濃度過程中具有獨特的地位和重要性。草地淨初級生産力(Net Primary Productivity，NPP)和草地碳利用效率(Carbon use efficiency，CUE)是判定草地生态系統的碳源/彙功能及其可持續發展評價的重要因子，也是全球陸地碳循環的關鍵環節和重要組成部分。評估氣候變化對草地NPP、CUE的影響不僅有助于揭示草地生态系統對氣候變化的響應機理，且對于區域的氣候變化的預測及陸地生态系統碳循環的後續研究具有重要的指示意義。
目前已有衆多學者在區域或全球尺度下探索草地生态系統對氣候變化的響應機制，然而以往研究更多的是将研究區視為一個整體，而沒有考慮到氣候變化對草地動态的影響會随着氣候區的變化而改變；事實上，草地動态對氣候變化的響應會随着研究區水熱條件組合以及水分可利用性的變化而改變；因而在大區域尺度下定性的分析草地動态與氣象因素的相關關系将會造成結果的不确定性。
為了準确探究全球尺度下不同幹旱梯度(氣候區)下草地淨初級生産力(NPP)及其碳利用效率(CUE)的動态趨勢，并科學揭示不同氣候區草地NPP和CUE對氣候變化的響應機制，該團隊基于全球植被生産力數據、氣溫降水數據、潛在蒸散量數據以及草地覆被數據，将全球草地分布區細分為幹旱(AR)、半幹旱(SAR)、半濕潤(DSH)和濕潤(HU)四個幹旱梯度(氣候區)(圖1)，并通過趨勢分析法準确反應該時間段不同幹旱梯度草地NPP和CUE的時空演變動态，在此基礎上精确評估不同氣候區草地NPP和CUE對氣候變化的響應機制。
本研究結果表明：除AR之外，其他氣候區草地NPP和CUE均呈現輕度增加趨勢。草地NPP和CUE在不同的氣候區表現出明顯的空間異質性。草地NPP的高值區主要分布在南半球的DSH和HU，原因在于該部分地區氣候溫暖濕潤，草地光合能力較強且土壤有效水分較高，利于草地NPP的積累。草地CUE的高值區主要分布在北半球的HU。此外，草地NPP和CUE的低值區主要集中在全球的AR和SAR，原因在于該部分地區氣溫高，降水少，幹旱對草地生長的脅迫增強，且草地植被的生物活性及呼吸作用強，造成草地CUE偏低，且不利于草地NPP的積累。對于不同氣候區而言，草地NPP和CUE由大到小依次為：HU > DSH > SAR > AR。對于不同草地類型而言，高的NPP值對應高的CUE值，且NPP和CUE由小到大依次為：Savannas < Woody savannas < Closed shrublands < Non-woody grasslands < Open shrublands。總體而言，全球草地NPP、CUE與年平均降水(MAP)呈正相關，與年平均氣溫(MAT)呈負相關關系。然而，這種關系會随着區域水熱條件的差異發生變化。具體看來，草地NPP與MAP在AR和SAR呈正相關關系，而在HU呈負相關。草地NPP與MAT之間的正相關關系僅存在于HU。在各個氣候區内，草地CUE與MAP均呈正相關，而與MAT呈現負相關關系。此外，随着幹旱梯度由AR至HU的變化，草地CUE與MAP的相關系數逐漸減小，表明降水與AR/SAR的CUE增加有重要關系，而這種關系在HU将變得不明顯(圖2)。
該研究工作得到國家重大研發計劃（No.2018YFD0800201）、國家自然科學基金面上項目（41501575）、國際APN重點項目（AR-CP2015-03CMY-Li）和澳大利亞政府基金項目(PSLP: No.64828)等項目的資助(伟徳国际官网登录入口、科技處)。