Science Advances | 降雨不足会导致生物多样性降低，并破坏盐碱地植物群落的稳定性！

1

原文信息

在生长于盐碱土壤中的植物群落中，充足的降雨对于维持群落结构的稳定至关重要。降雨量减少会加剧盐碱土壤中的盐分压力，导致耐盐物种占据主导地位，进而使物种多样性下降。然而，这种变化虽然有助于植物短期内适应盐分压力，也会导致生态系统功能的单一化，以及功能冗余性的丧失。这会削弱生态系统的长期缓冲能力。

针对上述问题，华东师范大学生态与环境科学学院在我国黄河三角洲地区进行了为期 7 年的野外实验。研究成果近期以“Rainfall deficit reduces biodiversity and destabilizes a saline-soil plant community”为题发表于《Science Advances》。

Xueke Wang et al.   ,Rainfall deficit reduces biodiversity and destabilizes a saline-soil plant community.Sci. Adv.12,eadz4549(2026).DOI:10.1126/sciadv.adz4549

2

研究摘要

降水亏缺正在重塑全球植物群落，但其对受盐分胁迫生态系统的影响尚不明确。在盐渍化生态系统中，降水对于淋洗土壤盐分和维持生物多样性至关重要。本研究验证了以下假设：降水亏缺通过削弱生物多样性来降低此类生态系统的稳定性。我们在黄河三角洲开展了一项为期7年的实验，模拟了冬春季气温正常及升高条件下夏秋季降水减少的情景。降水减少导致土壤盐度升高（常温下增加43.3%，增温下增加25.2%），促进了耐逆物种的优势地位（分别增加36.9%和8.76%），并降低了物种丰富度（分别下降26.6%和14.7%）。这些变化导致群落稳定性持续下降。效应分解分析表明，这种不稳定性主要由生物多样性丧失所驱动，而非由物种优势度变化或补偿效应引起。结构方程模型进一步证实了“降水—生物多样性—稳定性”的作用路径。研究结果表明，降水亏缺通过削弱基于生物多样性的缓冲能力，破坏了盐渍化土壤中植物群落的稳定性，揭示了生态系统在面对日益加剧的气候极端事件时一种被忽视的脆弱性。

3

研究进展

许多地区的降雨量不足问题日益严重，这对全球生态系统的稳定性构成了越来越大的威胁。在干旱和半干旱生态系统中，长期缺乏降雨会导致水分供应减少，进而引发植被衰退甚至整个生态系统的崩溃。通常认为，湿地等水分充足的生态系统对降雨量的变化不太敏感，因为这些地区的土壤通常处于饱和状态，植物也适应了较高的湿度水平。然而，这一观点并不完全正确。在盐分压力较大的湿地中，水资源的可用性以及植物的生长状况不仅受水分含量的影响，还受到盐分引起的渗透压影响的制约。最新研究表明，即使那些拥有盐分丰富土壤的沿海生态系统，在极端干旱条件下也会出现植被大量死亡的情况。其中包括美国东南部地区以及地中海盆地所报告的严重盐沼死亡现象。这些观察结果表明，极端干旱会破坏盐碱土中的植物群落结构，不过其背后的生态机制至今仍不甚清楚。

本研究在中国黄河三角洲地区进行了为期 7 年的野外实验。在过去的 60 年里，该地区的夏秋降雨量急剧减少（6 月至 11 月，每十年减少 25.1 毫米），而冬春气温则有所上升（12 月至 5 月，每十年上升 0.35 摄氏度）。

这些季节性变化反映了更广泛的趋势：生态系统越来越容易受到冬春季节的升温以及夏秋季节的干旱影响。我们在盐碱土湿地中进行了实验：在冬春季节人为提高温度，在夏秋季节则减少降雨量。该地区的水文状况受降水和地下水的影响。

我们的目标是了解：在气候压力不断增加的背景下，是那些耐逆性的优势物种，还是生物多样性本身，能够维持盐碱土植被群落的稳定性。我们采用了最近开发的一种分析框架，将影响群落稳定性的因素进行了分类。该模型考虑了三种效应：补偿性效应（由物种间的相互补偿作用驱动）、统计平均效应（由各种物种的独立波动所导致的物种多样性所驱动），以及由数量充足的、时间上稳定的物种所驱动的效应。该模型还量化了这些效应各自的贡献程度。

我们具体研究了在盐分胁迫的湿地环境中，降雨不足是否通过削弱由物种多样性带来的稳定作用来破坏植物群落的稳定性。同时，也研究了冬春季节的气温升高是否会影响这些效应。

4

主要图表

5

讨论与启示

本研究提供了实验证据，支持以下假设：降雨亏缺会削弱由物种多样性驱动的稳定机制，进而破坏盐渍土植物群落的稳定性。尽管在夏秋季降雨减少的情况下，物种PA的优势度有所增加，但群落稳定性却显著下降。这一发现与物种丰富度较高的生态系统中常见的模式形成了鲜明对比；在那些生态系统中，优势物种往往能在气候胁迫下缓冲生态系统的波动。而在本研究的系统中，群落稳定性主要由生物多样性介导的过程——特别是统计平均效应（ωstatis）——来维持，该效应缓冲了土壤盐度升高带来的影响。这些结果强调，即使是物种相对贫乏的盐渍土群落，在干旱引发的盐度胁迫下，也可能更多地依赖物种多样性而非优势物种来维持生态系统的稳定性。

我们的假设得到了验证：夏秋季节降雨量的减少导致土壤盐分升高，从而破坏了植物群落的稳定性。尽管土壤湿度有所上升，但这一现象仍然存在。这一发现表明，在这种盐碱土壤环境中，导致植物群落不稳定的是过高的盐分浓度，而非土壤湿度的不足。这与许多陆地生态系统的情况不同，在那些生态系统中，干旱主要通过降低土壤湿度来影响植物群落。