隨著干旱時(shí)間越來越長(zhǎng)，強(qiáng)度越來越大，對(duì)陸地初級(jí)生產(chǎn)力的影響預(yù)計(jì)將逐步增加。然而，一些生態(tài)系統(tǒng)似乎適應(yīng)了多年干旱，隨著干旱持續(xù)時(shí)間的增加，生產(chǎn)力不斷下降或下降。

2025年10月16日，北京林業(yè)大學(xué)庾強(qiáng)、美國科羅拉多州公立大學(xué)Timothy Ohlert、Melinda D. Smith共同通訊在Science在線發(fā)表題為“Drought intensity and duration interact to magnify losses in primary productivity”的研究論文，該研究量化了干旱持續(xù)時(shí)間和強(qiáng)度對(duì)全球74個(gè)草原和灌叢地上生產(chǎn)力的綜合影響。

在這里，研究人員總體上觀察到了生態(tài)系統(tǒng)對(duì)多年干旱的適應(yīng)，除非干旱是極端的(即≤100年發(fā)生一次的可能性)。與第一年相比，連續(xù)四年極度干旱后的生產(chǎn)力損失增加了約2.5倍。這些結(jié)果預(yù)示著，如果干旱持續(xù)時(shí)間和強(qiáng)度增加，生態(tài)系統(tǒng)行為將發(fā)生根本性轉(zhuǎn)變，從長(zhǎng)期維持功能下降到極端干旱時(shí)生產(chǎn)力的逐步嚴(yán)重?fù)p失。

干旱，在氣象學(xué)上被定義為“降水的長(zhǎng)期缺乏或明顯不足”，是全球許多陸地生態(tài)系統(tǒng)中頻繁而有影響的干擾。雖然大多數(shù)干旱都是短期的，強(qiáng)度適中，但從生態(tài)、社會(huì)和經(jīng)濟(jì)影響的角度來看，最具破壞性和最昂貴的干旱都是長(zhǎng)期的，持續(xù)多年，并且相對(duì)于氣候條件的長(zhǎng)期變化而言是極端的。雖然這種干旱事件在歷史上很少發(fā)生，在一些地方，最近的歷史記錄中也沒有，但有證據(jù)表明，持續(xù)時(shí)間更長(zhǎng)、強(qiáng)度更大的干旱越來越常見，并且隨著全球氣候變化，其規(guī)模和頻率將進(jìn)一步增加。然而，多年極端干旱的影響仍未得到充分研究，過去的研究對(duì)長(zhǎng)期干旱如何影響陸地生態(tài)系統(tǒng)也不明確。

理論預(yù)測(cè)，隨著干旱持續(xù)時(shí)間的增加，干旱對(duì)生態(tài)系統(tǒng)功能(如初級(jí)生產(chǎn))的影響會(huì)隨著時(shí)間的推移而累積或放大，導(dǎo)致功能的更大損失，即使是對(duì)短期干旱有抵抗力的生態(tài)系統(tǒng)也是如此。過去的幾項(xiàng)研究報(bào)告了這種預(yù)期的累積反應(yīng)模式:隨著持續(xù)時(shí)間的增加，干旱對(duì)生態(tài)系統(tǒng)功能的負(fù)面影響越來越大。然而，其他人發(fā)現(xiàn)幾乎沒有證據(jù)表明干旱持續(xù)時(shí)間的增加會(huì)降低超過一年干旱的功能。事實(shí)上，一些研究表明，生態(tài)系統(tǒng)功能可以“適應(yīng)”或穩(wěn)定，以應(yīng)對(duì)多年干旱[即，生態(tài)系統(tǒng)適應(yīng)；，其特點(diǎn)是干旱的影響保持相對(duì)穩(wěn)定，甚至隨著時(shí)間的推移而減弱。這些對(duì)干旱持續(xù)時(shí)間的不同反應(yīng)可能是由干旱程度(或強(qiáng)度)的差異造成的。

IDE概述:地理位置、干旱處理和對(duì)地上生產(chǎn)力的影響（圖源自Science）

該研究首次在全球尺度上系統(tǒng)揭示了干旱強(qiáng)度與持續(xù)時(shí)間的交互作用，突破了長(zhǎng)期以來干旱生態(tài)學(xué)領(lǐng)域?qū)⒍擢?dú)立考量的研究局限，解決了全球氣候變化研究中“強(qiáng)度更強(qiáng)、持續(xù)時(shí)間更長(zhǎng)的干旱如何驅(qū)動(dòng)生態(tài)系統(tǒng)功能變化”的核心科學(xué)難題。極端干旱會(huì)驅(qū)使生態(tài)系統(tǒng)從適應(yīng)狀態(tài)轉(zhuǎn)向崩潰狀態(tài)這一發(fā)現(xiàn)具有示警作用，即極端干旱會(huì)壓垮生態(tài)平衡，導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)退化風(fēng)險(xiǎn)驟增，要警惕連年干旱可能引發(fā)的災(zāi)難性突變，提前調(diào)整生態(tài)應(yīng)對(duì)策略。研究成果不僅有助于預(yù)測(cè)未來氣候變化背景下陸地生態(tài)系統(tǒng)對(duì)干旱的響應(yīng)，還為草原和灌叢生態(tài)系統(tǒng)適應(yīng)性管理、碳匯評(píng)估和干旱防災(zāi)等政策制定提供了科學(xué)依據(jù)。

參考信息：

https://www.science.org/doi/10.1126/science.ads8144