草原是我國重要的生態(tài)系統(tǒng)類型，是國家重要的生態(tài)屏障和綠色畜牧業(yè)生產(chǎn)基地，在維護國家生態(tài)安全、糧食安全乃至全球生態(tài)平衡中發(fā)揮重要作用。當前人類活動的加劇影響全球大氣循環(huán)格局，干旱事件發(fā)生的頻率顯著增加，導致我國北方溫帶草地發(fā)生大面積退化，生態(tài)系統(tǒng)功能受損，極大地制約了社會經(jīng)濟的良性發(fā)展，是我國草業(yè)發(fā)展面臨的嚴峻問題。草地植被退化現(xiàn)象與干旱事件造成的資源傳輸受阻密切相關，因此，亟需開展草原植物對干旱事件的生態(tài)適應機制研究，對于提高草地牧草質量，維持生態(tài)生產(chǎn)功能、制定草原保護與利用策略等草業(yè)發(fā)展的重大問題具有重要意義。
基于此，我所生態(tài)化學計量學研究組依托我國北方溫帶草原干旱聯(lián)網(wǎng)實驗平臺，選擇以羊草為優(yōu)勢種的錫林郭勒（相對干旱區(qū)）和呼倫貝爾（相對濕潤區(qū)）草原植物群落為研究對象。在4年干旱處理和生態(tài)學觀測研究基礎上，進一步通過對植物群落結構、功能以及功能性狀的物種內和物種間變異研究，在區(qū)域尺度上揭示我國北方草原植物群落結構與功能應對極端干旱事件的生態(tài)學過程和機制。結果發(fā)現(xiàn)，草原植物群落生產(chǎn)力對干旱事件的響應在不同區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)之間存在顯著差異。干旱區(qū)草原植物群落生產(chǎn)力具有較高的干旱敏感性，顯著高于濕潤區(qū)草原植物群落。植物群落性狀變異，尤其是物種內性狀，可以調控植物群落生產(chǎn)力對干旱事件的響應規(guī)律。干旱事件可以通過降低優(yōu)勢物種高度從而導致植物群落生產(chǎn)力降低。干旱區(qū)草原植物群落碳濃度的變化強化干旱脅迫對群落生產(chǎn)力的負效應，而濕潤區(qū)草原植物群落生產(chǎn)力對干旱的響應過程受土壤肥力的間接調控。
以上結果表明，我國溫帶草原長期處于水分缺乏的自然條件下，植物在長期的進化過程中，形成了適應干旱生境的逆境屬性，致使植物群落性狀均值成為了調控草原初級生產(chǎn)力應對干旱環(huán)境的主要驅動因素。在草地資源的管理和利用過程中要重視物種的功能屬性及土壤養(yǎng)分在維持草地群落功能及穩(wěn)定性過程中的重要作用，該結果證明了溫帶草原植物群落性狀的種內、種間互補性的重要意義，有助于解釋草原植物群落性狀變化規(guī)律及其與群落生產(chǎn)力的關系，完善草本植物的生長及功能生態(tài)適應機制。
以上成果以“Plant traits and soil fertility mediate productivity losses under extreme drought in C3 grasslands”為題發(fā)表于Ecology雜志上。我所生態(tài)化學計量學研究組雒文濤副研究員為該文第一作者，中國農(nóng)科院庾強研究員為通訊作者。該研究得到了國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學基金、“中科院青促會”等項目的資助。
