复合干旱和热浪事件对沙丘构建植物长穗偃麦草的影响：海滨沙丘生态系统的关键发现

《Plant and Soil》：The effect of a climatic compound drought and heatwave event on the dune-building grass Elytrigia juncea

为探究复合干旱和热浪（CDHW）对沙丘植被的影响，荷兰研究人员以长穗偃麦草（Elytrigia juncea）为对象开展研究，发现其对 CDHW 有积极响应，该结果对理解沙丘生态系统应对气候变化意义重大。

　　

海滨沙丘的 “生存考验”：复合干旱和热浪下的长穗偃麦草

在地球的海岸线旁，海滨沙丘如同忠诚的卫士，守护着陆地免受海洋的侵袭，还承担着储存淡水、维持生物多样性等重要使命。然而，随着全球气候变化的加剧，这些沙丘正面临着前所未有的挑战。复合干旱和热浪（Compound Drought and Heatwave，CDHW）事件越来越频繁，就像一场场无情的 “生态灾难”，威胁着沙丘生态系统的稳定。

过去，人们虽然知道海滨沙丘生态系统对人类和自然意义非凡，但对于 CDHW 这类极端气候事件会如何影响沙丘植被的建立和生存动态，却知之甚少。长穗偃麦草（Elytrigia juncea）作为沙丘植被中的 “先锋部队”，在沙丘的形成和稳定过程中扮演着关键角色，它的生长状况直接关系到整个沙丘生态系统的命运。为了揭开 CDHW 对长穗偃麦草的影响之谜，来自荷兰皇家海洋研究所、乌得勒支大学等机构的研究人员踏上了探索之旅，他们的研究成果发表在《Plant and Soil》杂志上。

研究人员在荷兰的斯希蒙尼克奥格岛（Schiermonnikoog）的一片广阔海滩上展开了一场别开生面的野外实验。这片海滩位于温带海洋性气候区，是长穗偃麦草的 “家园”。研究人员精心挑选了不同大小的长穗偃麦草斑块，分为小斑块（面积最大0.5×0.5m，无沙丘形成，代表建立阶段）和大斑块（面积最大2×2m ），每个斑块类型各选 16 个，其中一半接受 CDHW 处理，另一半作为对照，共形成 4 种处理组合，每种组合设置 8 个重复。

为模拟 CDHW 事件，研究人员搭建了特殊的温室结构。这个温室就像一个 “气候控制舱”，既能阻挡雨水，造成干旱环境，又能提高温度，模拟热浪。同时，为了避免土壤水分的干扰，他们在温室周围 20 厘米深度切断了根茎和根系。在实验过程中，研究人员利用多种设备监测气候条件和土壤水分，还通过一系列测量方法评估长穗偃麦草的生长状况，包括植物活力评分、相对含水量（Relative Water Content，RWC）测定、生物量分析等。

研究技术方法

在本次研究中，研究人员运用了多种关键技术方法。在实验设置方面，根据长穗偃麦草斑块大小划分不同组别，并设置对照与 CDHW 处理组。通过安装温度、光和空气湿度记录器，实时监测实验区域内外的气候条件。利用土壤水分剖面探针，在不同深度测量土壤水分；借助 EC-meter 测量土壤盐分，且对部分土壤样本进行实验室分析，以精确校准土壤水分数据。对长穗偃麦草的响应测量，则通过视觉活力评分、RWC 测定、收集不同深度土壤核心获取根生物量、采集地上和地下生物量并称重计数等方式进行，最后利用 R 软件进行统计分析。

研究结果

1. 模拟 CDHW 事件特征：温室模拟的 CDHW 事件使每日最高温度平均升高4.2°C，实验期间共阻挡了35.9mm降雨，这些数据表明模拟的 CDHW 事件在当地气候条件下属于极端情况。
2. 土壤水分状况：实验开始时，大小斑块的土壤水分剖面相似，在1米深度内，土壤水分随深度增加而增加，所有斑块在该深度都达到饱和状态，地下水位位于0.6?1.0米深度之间，且土壤盐分在40厘米深度内较低。实验过程中，对照区降雨后上层土壤水分增加，而 CDHW 处理区在降雨后0.1?0.2米深度土壤水分显著降低，不过在0.4米以下深度，降雨对土壤水分的影响不明显，且各处理区土壤水分总体保持相对稳定。
3. 植物响应：整个实验过程中，长穗偃麦草大多保持绿色，RWC 在 CDHW 和对照条件下无显著差异。但 CDHW 处理区的平均和最大 shoot 长度显著长于对照区，且大斑块的 shoot 长度大于小斑块。不过，shoot 生物量、地上地下生物量比以及不同深度的根生物量在 CDHW 和对照条件下均无显著差异，大斑块的根生物量总体高于小斑块。

研究结论与讨论

研究发现，长穗偃麦草对 CDHW 事件呈现出积极响应，生长并未受到抑制，反而有所增加。这主要是因为实验期间土壤中始终有稳定的淡水供应，即使在模拟的极端干旱条件下，植物也未出现干旱胁迫。这一结果与以往一些研究中 CDHW 抑制植物生长的结论不同，说明在有充足淡水的情况下，长穗偃麦草能够适应高温环境，甚至可能从升高的温度中受益，促进光合作用，增加地上生物量。

同时，研究还发现长穗偃麦草对 CDHW 的响应与斑块大小无关，这与研究人员最初的假设相悖。这表明当地海滩下可能存在一个大面积的淡水体，而非局限于小斑块形成的淡水透镜，这可能得益于周边沙丘系统的生物地貌发展。

然而，该研究也存在一定局限性。实验仅持续了四周，无法完全测试长穗偃麦草在长期干旱胁迫下的耐受性，且研究区域地形较为单一，未来需要在更复杂的地形条件下开展研究。此外，温室结构虽然模拟了 CDHW 事件，但可能对光照、风和沉积物动态产生影响，这些因素之间的相互作用还需要进一步研究。

总体而言，这项研究首次通过野外实验揭示了 CDHW 对沙丘构建植物长穗偃麦草的影响，强调了景观尺度属性在决定植物对极端气候响应中的重要性。这对于理解海滨沙丘生态系统如何应对气候变化，以及如何保护和管理这些重要的生态系统具有重要意义，为未来相关研究和生态保护工作提供了宝贵的参考。