4.4.4 近50年干旱事件对不同类型草地生产力的总影响
在进行相关性和确定干旱影响评估标准的基础上，本书对1961—2009年不同站点NPP因干旱造成的总损失和平均损失进行了估算。总体上，采用正常年多年平均法评估的NPP损失高于历史多年平均法的结果，如图4-8所示。在过去50年里，正常年平均法估算的中等以上干旱事件对草甸、典型和荒漠草原造成的NPP总损失分别为4067.35gC/（m2·a）、1403.94gC/（m2·a）和1363.43gC/（m2·a）（基于不同草地类型站点平均结果）；历史多年平均法估算的中等以上干旱事件对草甸、典型和荒漠草原造成的NPP总损失分别为2835.88gC/（m2·a）、1177.20gC/（m2·a）和804.05gC/（m2·a）；采用正常年平均平均法估算的干旱事件总损失结果比历史多年平均法估算的结果对于草甸、典型和荒漠草原分别高1231.47gC/（m2·a）、226.74gC/（m2·a）和559.38gC/（m2·a）。通过NPP总损失与每种草地类型干旱次数的比值，正常年平均法估算求得草甸、典型和荒漠草原NPP平均损失为128.31gC/（m2·a）、49.56gC/（m2·a）和39.96gC/（m2·a）；历史多年平均法估算求得草甸、典型和荒漠草原NPP平均损失为109.07gC/（m2·a）、43.18gC/（m2·a）和32.7gC/（m2·a）。采用正常年平均平均法估算的干旱事件损失平均结果比历史多年平均法估算的结果对于草甸、典型和荒漠草原分别高17.65gC/（m2·a）、6.38gC/（m2·a）和7.26gC/（m2·a）。
对于不同草地类型站点NPP变化而言，1961—2009年，正常年平均法估算的中等以上干旱事件对海拉尔站、通辽站、锡林浩特站、阿巴嘎旗站、阿拉善右旗站和苏尼特左旗站造成的NPP总损失分别为5170.66gC/（m2·a）、2964.03gC/（m2·a）、1795.25gC/（m2·a）、1012.62gC/（m2·a）、1152.7gC/（m2·a）和1574.15gC/（m2·a），如图4-8和表4-5所示。历史多年平均法估算的中等以上干旱事件对海拉尔站、通辽站、锡林浩特站、阿巴嘎旗站、苏尼特左旗站和阿拉善右旗站造成的NPP总损失分别为3606.76gC/（m2·a）、2065.00gC/（m2·a）、1248.41gC/（m2·a）、1105.98gC/（m2·a）、958.10gC/（m2·a）和650gC/（m2·a）；采用正常年平均平均法估算的干旱事件总损失结果比历史多年平均法估算的结果对于海拉尔站、通辽站、锡林浩特站、阿巴嘎旗站、苏尼特左旗站和阿拉善右旗站分别高1563.90gC/（m2·a）、899.03gC/（m2·a）、546.84gC/（m2·a）、-93.36gC/（m2·a）、616.05gC/（m2·a）和502.70gC/（m2·a），其中负值表示正常年平均法评估的结果低于历史多年平均法。同样，通过按照干旱事件发生次数求NPP损失平均值发现，采用正常年平均平均法估算海拉尔站、通辽站、锡林浩特站、阿巴嘎旗站、苏尼特左旗站和阿拉善右旗站的干旱事件平均损失分别为166.80gC/（m2·a）、89.82gC/（m2·a）、57.92gC/（m2·a）、41.19gC/（m2·a）、44.98gC/（m2·a）、34.93gC/（m2·a），如图4-9和表4-5所示。采用历史多年平均法估算海拉尔站、通辽站、锡林浩特站、阿巴嘎旗站、苏尼特左旗站和阿拉善右旗站的干旱事件平均损失分别为138.72gC/（m2·a）、79.42gC/（m2·a）、40.27gC/（m2·a）、46.08gC/（m2·a）、38.32gC/（m2·a）和27.08gC/（m2·a）；采用正常年平均平均法估算的干旱事件总损失结果比历史多年平均法估算的结果对于海拉尔站、通辽站、锡林浩特站、阿巴嘎旗站、苏尼特左旗站和阿拉善右旗站分别高28.08gC/（m2·a）、10.40gC/（m2·a）、17.65gC/（m2·a）、-4.89gC/（m2·a）、6.66gC/（m2·a）和7.85gC/（m2·a）。
图4-8 基于正常年和历史多年平均法估算的近50年内蒙古不同站点NPP总损失图
表4-5 基于历史多年平均法和正常年平均法的近50年干旱事件造成的总损失和平均损失表
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从损失绝对量上比较，这与降水和草地类型梯度变化比较一致，随着从草甸、典型到荒漠草原的过度逐渐递减（Bai等，2008；Guo等，2012）。从损失百分率上比较草甸、典型和荒漠草原的NPP损失百分率依次为17.4%[128.31/738.43gC/（m2·a）]、13.1%[49.56/377.19gC/（m2·a）]和17.6%[39.96/227.525gC/（m2·a）]，呈U形规律分布，草甸和荒漠草原NPP损失百分率比较接近。本书的研究结果与Guo等发现的降水对荒漠和草甸草原地上净初级生产力的决定作用大于其对典型草原的决定作用这一结论比较一致（Guo等，2012），然而这仅仅是6个典型站点分析的结果，是否具有普遍规律还需要进一步的研究。
图4-9 基于正常年和历史多年平均法估算的近50年内蒙古不同站点平均损失图
干旱与草地生产力之间的关系与不同草地类型物种丰富度和不同物种的环境适应性有密切关系（Tilman等，1996），因为草地物种多样性对环境波动起到一定的缓冲作用（Chapin等，1997；Smith，2011）。一般来说，在资源相对丰富的生境中竞争作用最可能产生，然而在恶劣的生境中物种之间互补作用则起主导作用（Paquette和Messier，2011）。草甸草原是在温带半湿润、半干旱的气候条件下发育的，物种比较丰富，以中旱或广旱多年生丛生禾草和根茎禾草为主，由于群落内资源利用不均衡导致耐旱物种比列相对较少（韩建国，2007；郑晓翾等，2008）。虽然物种多样性高的生态群落对干旱具有更强的抵抗力稳定性和时间稳定性（Tilman等，1996），但随着干旱严重性的进一步发展，终究会超越物种多样性产生的抵抗力稳定性。Pfisterer和Schmid认为物种多样性高的群落在干扰中生产力下降得更多（Pfisterer和Schmid，2002）。受益于生态位互补效应，物种丰富度高的群落具有较高的生产力，干旱的扰动会减少该效应带来的收益。因此，在干旱扰动中受损相对更严重（张全国和张大勇，2003）。故在干旱条件下耐旱物种与不耐旱物种竞争导致不耐旱高产物种死亡较多，耐旱物种侵占其生态位，导致NPP下降严重（Pfisterer和Schmid，2002），这表明物种多样性对群落生产力的正效应可能会受到它对生态系统稳定性的负效益的影响（Loreau等，2002；Naeem，2002），物种多样性高的群落具有高的抵抗力稳定性和较低的恢复力稳定性。物种多样性对生态系统生产力和稳定性的贡献中存在一定的权衡关系，即在局域尺度上生态系统功能与物种多样性表现为单峰曲线关系（Bond和Chase，2002；张全国和张大勇，2003）。
典型草原在温带半干旱的气候条件下形成，物种较草甸草原相对少而较荒漠草原相对多，以旱生丛生禾草和广旱生的根茎禾草为主，耐旱物种比列相对较多（韩建国，2007）。在同等干旱条件下，不耐旱物种死亡较多，耐旱物种仍然能够存活，并代替不耐旱物种的生态位，且耐旱和不耐旱物种之间的生产能力相当，NPP下降可能相对较小。然而，典型草原植被生活在比草甸草原相对更为缺水的严酷环境中，一旦发生同等级别的干旱（相同的干旱强度、持续时间或同等的干旱严重性），产生的影响也会相对严重。荒漠草原在温带干旱的气候条件下形成，物种相对少，群落多由一些旱生丛生小禾草及忍受较差环境的灌木构成，处于演替的初级阶段，且无明显的优势种（韩建国，2007）。由于荒漠草原和当地气候条件高度协调，生长环境相对恶劣，根系比较深能够利用深层土壤水分，吸水范围大，供水保障率高于草甸和典型草原植被，资源利用效率比较高，具有较强的环境抗逆能力，因此能够抵御一定程度的干旱干扰，具有较高的抵抗力稳定性（张继义和赵哈林，2010）。干旱严重性一旦超过当地物种生存的阈值，会造成一些高产物种大量死亡，由更耐旱低产物种替代其相应的生态位，生态系统功能通常遭到严重破坏，导致NPP下降更严重（Ni和Zhang，2000；郑晓翾等，2008）。
