影响因子42 | 植物对降雨频率和强度的响应机制
2024年4月，美国马里兰大学的Andrew F. Feldman等人在Nature reviews earth & environment发表了题为Plant responses to changing rainfall frequency and intensity的文章，该研究通过野外考察、卫星观测和模型模拟数据，深入分析了降雨频率降低但强度增大的现象，并探讨了地球绿化、热带降雨以及森林空气流动等复杂因素间相互作用对植物生态的潜在影响。
doi : 10.1038/s43017-024-00534-0
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降雨对植物水文条件的影响
土壤湿度养分供应土壤通气性土壤板结情况蒸腾作用图1.降雨改变植物的水文条件
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随着人为因素引发的全球变暖现象，尽管年度降雨量整体维持稳定，但日降雨量已转变为单次降雨量增大而降雨频率降低的新模式。这种转变对植物的光合作用效率和生长状况产生了复杂的影响，有时甚至相互矛盾。
图2.次季节性降雨特征随时间的变化趋势
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在全球范围内呈现增加趋势的极端降雨事件对生态系统带来了许多挑战，降雨模式变化与极端气候事件的发生对半干旱和半湿润区的植物群落生长造成显著影响，温带草原也受到了季节性变化降雨模式的较大影响。
图3.植被覆盖地表上降雨量的长期变化趋势
图4.关于植物响应不同降雨事件的了解方法
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研究表明，降雨频率降低但强度增大时，植物功能响应的方向取决于气候条件。干旱生态系统中植物会因该降雨模式提高生长量(46%为正响应;20%为负响应)，而湿润生态系统植物会因该模式产生负面影响(28%为正响应;51%为负响应)，这与植物对土壤湿度的非线性反应有关。
图5.植物对不同降雨频率和强度的综合响应
图6.降雨频率降低但单次降雨量增大情况下植物的响应机制
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植物响应降雨模式变化不仅受气候背景的影响，还受到植物-土壤相互作用的复杂机制调控。其中土壤湿度直接影响植物生长，土壤微生物和营养循环间接影响植物生长。干旱生态系统中的植物对大雨脉冲尤其敏感，这在一定程度上解释了植物在降雨事件减少但强度增大时表现出的正响应。
图7.植物对大雨脉冲响应的实际观测和模型模拟结果对比
该研究综述了植物如何响应降雨频率和强度变化的研究进展，对比分析降雨频率、强度以及模型预测的未来趋势与年降雨总量的总体走势，深入探讨了降雨模式变化对植物生态系统的具体影响。这些研究成果为应对全球气候变化、促进生态环境保护提供了宝贵的科学支撑和参考依据。
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