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中国农业大学博士,现中科院研究员,入选“百人计划”,发《Nature》,再发Nature子刊,植物功能群和干旱程度调节植物物候对气候变化响应

2026-02-11 01:44:21

2026年1月8日，中国科学院青藏高原研究所孙建平、吕汪汪特别研究助理和汪诗平研究员为论文共同第一作者，汪诗平研究员为通讯作者；姚檀栋院士和朴世龙院士等为共同作者在《Nature Communications》发表题为“Functional group and aridity regulate impacts of climate change on plant phenology: a meta-analysis”的研究论文，植物功能群和干旱程度调节了植物物候对气候变化的响应。

植物物候（如返青期和开花期）是生态系统响应气候变化的重要指标。随着全球气候变暖，植物春季物候普遍提前，但增温也可能引发土壤干旱等，从而推迟物候。尽管已有大量研究探讨了增温和降水变化及其互作效应对植物物候的影响，但目前尚未有一致的结论，特别是发现温度与降水变化对植物物候的影响存在协同、拮抗和没有互作效应。所以，我们假设这些差异可能源于不同试验地点的环境气候条件不同，尤其是干旱程度的差异（图1a）。特别是不同植物功能群植物（如禾草、莎草、杂类草和豆科植物）的抗旱性或耐旱性不同，它们对气候变化的响应也可能不同，进而导致不同植物物候对温度与降水变化及其互作效应表现出不同的响应模式。

图1 不同气候背景下植物春季物候对增温、降水变化及其交互作用的响应模式（a）和研究站点分布（b）

为了验证上述假设并揭示植物物候对气候变化响应的机制，中国科学院青藏高原研究所生态系统功能与全球变化团队汪诗平研究员等构建了一个基于增温和降水变化控制试验的全球草本植物物候数据集，整合了来自全球55个试验站点的2178组返青期数据和117个实验站点的4027组初花期数据（图1）。通过整合集成分析和线性混合模型等评估了增温、增/减降水及其交互作用对不同干旱区域（干旱、半干旱、半湿润和湿润）和植物功能群（禾本科、莎草科、豆科和杂类草）春季物候的影响。回答以下3个科学问题：（1）降水如何调控增温对草地植物返青和开花物候的影响？（2）增温和降水变化的互作效应是否随环境干旱度（如干旱、半干旱、半湿润和湿润等）而异？（3）增温、降水变化和干旱度的互作效应是否依赖于植物功能群（如禾草、莎草、阔叶杂类草和豆科植物等）的而异？

图2增温、降水变化及其交互作用对植物返青期（a）和初花期（b）的影响

图3 不同气候区增温、降水变化及其交互作用对各植物功能群返青期（a）和初花期（b）的影响

研究发现，在全球尺度上草地植物返青期主要受水分可利用性主导，而开花期则主要由温度驱动（图2）。研究进一步揭示，植物的春季物候对气候变化的响应受植物功能群和环境干旱程度共同调控（图3）。变暖与降水变化之间存在复杂的协同或拮抗作用，例如在半干旱区，增温与减水会协同推迟杂类草的返青；在湿润区，增雨则会拮抗增温对禾草开花的提前效应（图4）。这些发现打破了以往仅关注温度对植物物候影响的认知，强调了干旱胁迫与植物功能性状在草本植物春季物候响应中的关键作用。该成果为精准预测未来气候变化下草地生态系统演替、物种组成变化及草地生态系统管理提供了至关重要的科学依据和机制解释，并指出将植物功能群和水分条件纳入有关物候模型是提升预测草地植物物候变化准确性的关键。

图4 不同气候区增温和降水变化对各功能群植物返青期（a）和初花期（b）的交互效应模式

本研究获得国家自然科学基金重点项目（42230504）、第二次青藏高原综合科学考察研究（2022QZKK0101）和博士后基金（GZB20240779）等项目资助。

论文链接：

https://www.nature.com/articles/s41467-025-68242-x

个人简历

汪诗平，男，1964年出生于安徽桐城。中国科学院青藏高原研究所二级研究员，博士生导师。2005年中国科学院“百人计划”获得者。主要从事全球变化和草原管理等方面研究。系统深入地探讨增温和放牧对高寒草甸生态系统结构和功能的影响及其反馈过程及其机理，揭示了过度放牧而不是增温是导致高寒草甸生态系统退化的原因；发现主要高寒植物物候序列对增温和降温存在非对称和非线性反应的过程；阐明了人工草地的生产-生态功能及其管理措施对温室气体排放强度的影响，构建了单位产量温室气体排放强度的低碳型草地畜牧业指标体系、管理措施和标准体系，为实现高寒草地生态系统的可持续管理和发展提供理论基础。到目前为止，共发表学术论文300余篇，其中SCI论文140余篇，其中以第一或通讯作者在Nature、Nature Communications、Global Change Biology、J Ecology、Ecology、Soil Biology and Biochemistry、Agriculture and Forest Meteorology等一区高端刊物上发表学术论文30多篇。出版专著6部（其中3部参编）。2010年获中国科学院朱李月华优秀教师奖，2018年获得西藏自治区科学技术奖一等奖、青海省科学技术奖二等奖（均排名第一）以及中国科学院优秀导师奖。

现任中国草学会常务理事、中国草学会草地资源和利用专业委员会常务理事；是第六届国家级自然保护区评审专家委员会委员、我国生物多样性与生态系统服务政府间科学-政策平台（IPBES）多学科专家委员会委员。国家林业和草原局草原标准化技术委员会委员。是植物学会、植物生态学会、生态学会和草学会的会员；任 “草地学报”常务编委、PLoS One、J Arid and Cold、“草业学报”、“广西植物”和“中国草地学报”杂志的编委。