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伴随着大气二氧化碳(CO2)浓度上升与地球表面温度升高，降水格局(降水量、频度、强度)也可能发生改变，这些变化将对陆地生态系统结构与功能产生重大影响。草原生态系统是地球表面最重要的陆地生物区系之一，约占地球陆地面积的1/4，其碳储量约占陆地生态系统碳储量的34％。此外，相对于森林等生态系统，草原生态系统对降水的敏感性更大。但是，目前人们依然相对缺乏草原生态系统对降水格局变化响应的理解。
本研究利用降水控制装置，在我国内蒙古多伦县进行野外降雨量控制试验，研究我国温带草原生态系统结构与功能在降雨量梯度(-60％、-40％、-20％、对照、+20％、+40％以及+60％)下的特异性响应。通过一年的试验，我们得到以下主要结论：
(1)温带草原生态系统净CO2交换(NEE)、生态系统呼吸(ER)以及总初级生产力(GEP)均随着降雨量增加而增加。降雨量对生态系统气体交换过程的影响受非生物与生物因子的调控。GEP对降雨量变化的响应大于ER对降雨量的响应。GEP与ER对降水减少的敏感性(降雨量每变化10％碳通量的变化百分比，其值为正时表示碳通量变化方向与降雨量变化方向相同)大于其对降水增加的敏感性；而ER与降雨量的二项式(Quadratic)关系(-ER=-1.51×10-5 Pre2+0.0184 Pre-1.68，R2=0.98，P<0.001；其中ER为负值，Pre为降雨量)中二次项(P<0.05)是显著的，这两点表明了非线性关系的存在。
(2)降雨量变化引起土壤温度、湿度以及植物生长(尤其是非禾草植物的生长)等因子的变化进而影响温带草原生态系统土壤呼吸(SR)，表现为SR随降雨量增加而增加，但SR对降水减少的敏感性更大。SR与降雨量呈二项式关系(SR=-4.96×10-6 Pre2+0.0072 Pre-0.43；R2=0.99，P<0.001)，而与土壤湿度呈线性正相关关系(P<0.01)。土壤湿度对降雨减少的敏感性大于对降水增加的敏感性(P=0.08)，这表明SR与降雨量、土壤湿度的关系不同，可能是由于土壤湿度本身对降雨量变化也存在一种非线性响应。
(3)温带草原生态系统地上、地下部净初级生产力(ANPP、BNPP)以及群落总盖度均随降雨量增加而线性增加。降雨量对不同物种或功能型(禾草、非禾草)植物的地上部峰值生物量以及盖度的影响不尽相同，但降雨量变化并没有改变两者地上生物量或盖度的比例(Grass/Other ratio)。群落总物种数以及禾草、非禾草的物种数均没有受降雨量变化的影响(对照样方中的三者分别为11.33±0.95、3.50±0.22、7.83±0.98)。降雨量对群落多样性(Shannon-Wiener指数)没有影响，但Pielou均一性指数随降雨量增加而线性降低，这表明在干旱条件下因耐旱物种优势度增加而拥有更高的均一性。