降水是半干旱沙质草地植物生长的重要限制因素，其影响既体现在当年的生长变化，也可能通过植物组成和土壤条件延续到后续年份，这种滞后影响被称为“降水遗留效应”。当降水重新恢复自然状态时，植被能否同步恢复，以及过去增雨是否一定有利于后续生长，是理解半干旱沙质草地气候适应与恢复过程的重要问题。

研究团队以我国北方典型半干旱沙质草地—科尔沁沙地为研究区域，通过连续7年的多格局降水模拟实验，系统开展两阶段研究：首先，在降水处理期间，通过分析“种群-功能群-群落”不同水平上植被结构与功能性状的动态变化，揭示植被直接响应不同降水格局的策略及其差异；其次，在降水处理结束后的自然恢复阶段，通过持续监测关键植被特征和土壤性质的恢复轨迹，辨识不同降水历史在植被-土壤系统中遗留效应的强度、方向及其时间变异性，进而解析降水遗留效应的形成与传递机制。

研究发现，降水遗留效应在沙质草地生态系统中表现出跨代际的持续性，且其对植被特征（尤其相关功能群、生产力、深层根系）的影响明显强于对土壤理化性质的影响。干和湿遗留均具有正负效应，并且其效应方向普遍在植被特征与性状恢复力间相反，揭示了降水遗留效应兼具“成本-收益”的双重生态属性（图1）。

进一步分析表明，植被降水遗留效应可归因于对降水变化产生响应的各类生态载体在变化结束后的持续（遗留）作用，是生态系统固有的反馈过程。其中，关键信息遗留载体为植被结构组成—降水减少结束后多年生禾草或降水增加结束后一年生杂类草的持续扩张，均会显著促使原本以一年生草本植物为主的群落的物种多样性和地下生产力上形成负向降水遗留效应；关键物质遗留载体为土壤化学性质，其对降水变化的直接和遗留响应会显著促使一年生草本上形成与其反向的降水遗留效应（图2）。

该研究说明，沙质草地植被虽对降水遗留效应有一定缓冲能力，但其自然恢复仍受实质阻碍。未来旱区生态系统的气候记忆/债务研究，需更加重视植被功能群组成所承载的信息类气候遗留，以及长期干旱或干湿交替下该类遗留的时间累积特征。

       研究成果以 Precipitation legacies reduce vegetation productivity and species diversity in semi-arid sandy grassland 为题发表在环境科学与生态学期刊 Journal of Plant Ecology上。中国科学院西北生态环境资源研究院奈曼沙漠化研究站博士生胡鸿姣为论文第一作者，刘新平研究员为通讯作者。该研究得到内蒙古自治区防沙治沙科技创新重大示范工程“揭榜挂帅”项目（2024JBGS0005-1）资助。

原文链接：https://doi.org/10.1093/jpe/rtag002

图1  降水变化对种群、功能群和群落水平植被生产力的遗留效应（原论文图3）。左列为生产力上降水遗留效应，右列为生产力恢复力上降水遗留效应；不同字母表示处理间差异显著，*表示与自然降水对照差异显著（P＜0.05）。

图2  表征植被功能群组成（关键信息遗留载体）与土壤化学性质（关键物质遗留载体）上降水遗留效应的概念框架（原论文图6）。