降水格局变化是影响半干旱沙质草地植被结构与功能的重要因素。不同植物类群对水分条件的敏感性与适应策略存在差异，其相对优势的变化及地上、地下生产力的重新分配，共同影响群落的响应。然而，关键植物类群的变化如何传递至群落层面，以及群落结构组成与生产力为何对同一降水变化呈现不同响应，仍是理解沙质草地气候适应与演替过程的重要问题。

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，涵盖适度与极端降水增减、春季与夏季干旱等情景，整合“种群-功能群-群落”不同水平上植被结构组成、生产力及地上-地下分配特征，辨识关键植物类群与群落整体性状之间的联系，解析植被直接响应不同降水格局的内在调节途径及其差异。

研究发现，群落结构组成与生产力对降水变化的响应存在分异：结构组成主要受降水变化幅度调控，总生产力则主要受降水增减方向调控，整体表现为增雨时提高、减雨时降低。一年生杂类草与多年生禾草是联系降水变化与群落响应的关键功能群，其对群落结构与功能的贡献高于自身物种数占比。其中，一年生杂类草在减雨条件下组成优势与相对生产力贡献同步增强，多年生禾草在增雨条件下组成优势扩大，但相对生产力贡献降低，体现了关键功能群的互补响应及结构与功能变化的差异。

进一步关联分析提示，群落根冠比是关键功能群调节群落物种多样性和总生产力的重要内在途径，并可强化一年生植物的负向调控与多年生植物的正向贡献。两类优势功能群性状与群落地上生产力呈正向关联，与地下生产力呈负向关联；群落通过调整根冠比协调地上-地下生产力分配，多数降水处理下表现为根冠比及地下生物量占比提高（图1）。上述响应可归纳为两类途径：其一是关键功能群性状驱动的“主导型途径”，在极端增雨下更为突出；其二是群落整体分配权衡形成的“缓冲型途径”，在适度降水变化与极端减雨下更为突出。两类途径共同塑造了群落结构组成与生产力对不同降水格局的差异化响应（图2）。

该研究说明，沙质草地植被对降水变化的适应取决于外部降水格局与内部功能群互作、根冠分配的共同调节。未来旱区植被演替预测与生态恢复研究，需超越平均降水量，更加重视降水变化的幅度、方向及季节差异，并聚焦互补功能群和地下过程在不同降水情景下的调控作用。

        研究成果以 Increased root-shoot ratio amplified functional group response to precipitation changes in sandy grassland vegetation 为题发表在生态学期刊 Journal of Arid Environments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。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/10.1016/j.jaridenv.2026.105645

图1  不同生态组织层次植被特征间的关联及其对群落性状的解释贡献（原论文图4）。热图表示相关系数，柱形和圆圈分别表示总体解释率与独立解释贡献；下方为以群落地上生产力为响应变量的偏相关分析。

图2  降水格局对植被结构组成与生产力的差异化影响（原论文图5）。上排第一轴主要关联关键种群组成与群落多样性，下排第一轴主要关联根冠比及地上-地下分配；第二轴分别关联优势功能群组成和关键类群生物量。