高寒草甸主要植物和植物群落物候序列对不同增温梯度和增减水响应过程和机理研究

Most of studies revealed the responses of individual phenology such as onset of green-up, first flowering and coloring to climate change through long-term observations and manipulative warming experiments, but few data were availability for phenological sequences and their durations. Whether the response of plant phenology to climate change is non-linear or not is still unclear due to lacking of warming gradients. Because long-term observations include the variation and change of climate change, linear regression can not separate their relative roles.on plant phenology. Moreover, it is a little understanding how to allocate the duration of vegetative phase and reproductive phase with a certain total activity period under different climate change conditions. Based on the platforms of different warming gradients with increase/decrease rainfall experiment since 2014, phenological sequences of main alpine plants and communities will be monitored to determine the responses and adaptive processes and mechanisms of plant to climate change on the Tibetan plateau.

以往多数植物物候的研究主要是利用长期监测和定位增温试验对早期物候和枯黄等单个物候期起始时间开展研究的，缺乏对整个生活史7种物候序列的观测，对物候持续时间变化的研究更少，特别是对根系物候以及植物是如何分配营养生长与繁殖期持续时间的策略的研究更少；由于几乎所有的增温试验都缺乏增温梯度，所以无法定量回答植物物候对气候变化的响应是否是非线性的科学问题；同时，多数研究认为提前开花可能会面临冻害的风险，然而很少人利用控制试验研究是否存在风险及其后果如何。该项目利用2014年在西藏那曲建立的不同增温梯度和增减水试验平台以及盆栽试验等以及微根管技术，通过对不同处理下主要植物和植物群落物候序列（返青、现蕾、初花、初果、果后营养、初黄和枯黄等7个序列）及根系生长动态的定位监测和研究，以及不同开花期植物繁殖期（现蕾、开花和结实等）对冻害反应的研究，探讨物候序列的变化过程及其机理，回答上述存在的科学问题。

以往多数植物物候的研究主要是利用长期监测和定位增温试验对早期物候和枯黄等单个物候期起始时间开展研究的，缺乏对整个生活史7种物候序列的观测，对群落物候的研究更少。该项目利用2014年建立的不同增温梯度和增减水试验平台，开展了气候变化对高寒草甸主要多年生和一年生植物物候序列的影响及其机制进行了研究。结果表明在半干旱高寒小嵩草草甸，增温延迟了小嵩草的早期物候（如返青、现蕾和初花期等），并缩短了其整个生长季；但退化对其物候的影响不显著。主要是因为冬季昼夜温度变化对早期物候序列的影响是相反的，白天增温会提前物候期，而夜间增温会延迟物候期。同时，与增温导致早春土壤水分含量降低有关。.与多年生植物不同，增温显著推迟了一年生植物冰岛黎的现蕾期和枯黄期，但延长了枯黄期和整个生长季。增温显著增加了一年生植物开花期植物的高度、种子数量和重量，但是对种子大小影响不显著。植物的返青期与种子数量呈显著正相关，而种子大小与初果期以及花期持续期显著负相关；而每株植物种子数量和重量主要受当年5、6月份的土壤温度和水分含量的影响。因此，高寒草甸一年生植物可能主要是通过增加种子数量和产量来适应未来增温的。.研究还发现，由于温度变化导致了植物开花功能群在群落中比例的变化从而改变了群落物候序列对温度变化的响应方向和程度。如增温降低了早花植物和中花植物多样性，而降温增加了早花植物的多样性，这些变化均降低了植物群落物候的温度敏感性。同时还发现，植物开花功能群多样性和多数物候序列对增温和降温的响应均为非线性的。因此，当我们预测群落物候温度敏感性的反应模式时应该考虑由于温度变化诱导的植物多样性变化的影响，否则可能会导致较大的不确定性。. 共发表SCI文章6篇，其中包括在Ecology和Agricultural and Forest Meteorology 等发表5篇一区文章。该项目共培养博士生2名、博士后1名，其中孟凡栋有关物候的博士论文获2018年中国科学院百篇优秀博士论文。项目负责人获得2018年中国科学院优秀导师奖。