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评估气候变化将如何影响生态系统通常使用两种方法：原位观测或控制实验。原位观测具有能够覆盖大面积和长时间的优势，但生态系统过程与气候条件之间的联系只是相关的。相比之下，模拟实验可以直接测试对给定因素（例如，受控制的气候变量）的反应，并分离在现实环境中经常与其他因素相关的个别因素的影响。最近对全球变化的生态反应进行的一项研究发现，绝大多数整合分析涉及原位观测或模拟实验研究，而36个案例中只有3个评估了这两种类型的出入。此外，全球对生态系统功能的估计是基于实验或观测的放大，但并非两者都是如此。因为一些比较报告了两种方法的结果存在明显差异。

作者搜集了80项研究中的158个数据点（75个实验数据点和83个观测数据点）。使用分层荟萃分析，比较了地上生物量（AGB）对原位观测或控制实验的干旱事件的反应。测试了潜在混杂因素的影响，如干旱严重程度（年降水量减少百分比）、干旱长度（年）和场地干燥度（平均年降水量（MAP）与平均年潜在蒸散量（PET）的比率，MAP/PET）。

图1 实验和观测研究中，地上生物量对干旱的响应值(lnRR)

研究发现：地上生物量对实验施加的干旱事件的响应仅为自然干旱的一半左右（53%）。出现这种差异的部分原因是，实验通常覆盖小面积区域，周围景观的条件可能会稀释预期的处理严重程度（产生“孤岛效应”）。干旱响应随干旱程度的增加而增加，随干旱严重程度的增加而轻微增加（图2），但不受干旱长度的显著影响。研究类型与其他变量（场地干旱度、干旱严重度和干旱长度）之间的相互作用不显著。因此，无论场地干旱度和干旱严重度如何，原位观测研究中的干旱响应都比控制实验研究中的强。

此研究结果表明，控制实验结果可能低估了气候变化的影响，并强调需要整合各种方法的结果。作者的研究发现，实验和观察性研究报告了对不断变化的场地干旱和不断变化的干旱严重程度的类似反应，这表明实验捕捉了干旱影响的主要模式，但低估了影响的程度。即使实验低估了生态系统对环境变化的反应，也有其独特的价值。观察研究缺乏真正的控制，因此观察到的过程与驱动之间的关系只是相关的。观测和实验应各自用于其优势：在现实环境中评估气候变化的“真实”净影响的观察，包括所有相互作用的因素，以及测试明确定义和实验可再现驱动变量的因果关系的实验，从而获得机械理解。最重要的是，本研究的结果强调，需要综合不同方法的成果，而不是侧重于一种方法，忽视其他方法。总的来说，虽然生态系统实验是研究气候变化影响的宝贵工具，特别是区分同时变化的因素的影响，并揭示生态系统反应机制，但它们可能低估了气候变化影响的程度。因此，将实验和观测数据集结合起来的创新性新工作能够更可靠地量化气候变化对陆地生态系统的影响。

图2 地上生物量对干旱的响应

上述研究以题“Field experiments underestimate aboveground biomass response todrought”于2022年3月10日发表在国际著名期刊 Nature Ecology & Evolution上。匈牙利瓦克拉特生态研究中心生态与植物学研究所György Kröel-Dulay为第一兼通讯作者。

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