青藏高原所等發現植物葉性狀可指示乾旱區植被的地帶性分布

2020-12-08 中國科學院

青藏高原所等發現植物葉性狀可指示乾旱區植被的地帶性分布

2016-11-09 青藏高原研究所

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　　全球變暖下，降水格局的變化可能會導致乾旱區植被分布格局發生改變。但是，由於傳統上用於植被區劃的指標過於繁雜，因此，很難用它們來預測未來氣候變化下不同植被類型邊界的變化。葉性狀是植物適應環境所表現出來的葉片水平上的特徵，與生態系統功能關係密切，植物葉性狀及其相關關係沿著環境梯度的變化在決定植物分布格局上具有重要作用。因此，一些關鍵葉性狀很可能是一個較客觀反映植被本身特徵的、可測量和比較的植被區劃綜合指標。但是，關於植物葉性狀與乾旱區植被區劃關係的研究仍很缺乏。

　　基於此，中國科學院青藏高原研究所高寒生態學與生物多樣性重點實驗室研究員羅天祥課題組及中國林業科學研究院荒漠化研究所研究員吳波課題組以我國北方乾旱區沙地上廣泛分布的油蒿種群為研究對象，跨越不同植被類型和降水梯度（150-400mm），系統分析測定了幾個關鍵葉性狀指標和相關冠層特徵沿降水的變異規律。研究發現：1）沿著降水梯度，油蒿葉性狀及其相關關係在乾旱閾值0.29（年降水量/年潛在蒸散量）下發生顯著變化（圖1和圖2）；2）乾旱閾值0.29與我國北方典型草原和荒漠草原的邊界具有很好的吻合性（圖3）。青海高寒乾旱區沙地油蒿數據進一步驗證了這一研究發現。這一新認識揭示了植物葉性狀對乾旱區植被區劃的指示意義，對於預測未來氣候變化下乾旱區植被的動態變化具有重要意義。

　　研究成果已發表於《植物學年報》（Annals of Botany），博士後魏海霞為第一作者和通訊作者。

　　該研究得到了國家自然科學基金和中科院戰略性先導專項B等的支持。

　　論文連結

 

　　圖1. 油蒿比葉面積（SLA）和葉氮含量（Nmass）關係沿降水梯度的變化。實心圓和黑色實線代表降水量較低的地區（降水量，150-265mm；溼潤指數，0.17-0.29）；空心圓和黑色虛線代表降水量較高的地區（降水量，310-370mm；溼潤指數，0.33-0.41）；灰色三角和灰色實線代表高降水量區和低降水量區間的過渡區域（降水量，290mm；溼潤指數，0.31）。

 

　　圖2. 油蒿單位面積葉氮含量（Narea）與單位面積葉建成成本（CCarea）（A, C, E）和葉片δ13C（B, D, F）關係沿降水梯度的變化，圖例標示見圖1。

 

　　圖3. 油蒿葉性狀相關關係沿降水梯度發生變化的乾旱閾值0.29與我國北方典型草原和荒漠草原的邊界具有很好的吻合性，圖例標示見圖1。

　　全球變暖下，降水格局的變化可能會導致乾旱區植被分布格局發生改變。但是，由於傳統上用於植被區劃的指標過於繁雜，因此，很難用它們來預測未來氣候變化下不同植被類型邊界的變化。葉性狀是植物適應環境所表現出來的葉片水平上的特徵，與生態系統功能關係密切，植物葉性狀及其相關關係沿著環境梯度的變化在決定植物分布格局上具有重要作用。因此，一些關鍵葉性狀很可能是一個較客觀反映植被本身特徵的、可測量和比較的植被區劃綜合指標。但是，關於植物葉性狀與乾旱區植被區劃關係的研究仍很缺乏。
　　基於此，中國科學院青藏高原研究所高寒生態學與生物多樣性重點實驗室研究員羅天祥課題組及中國林業科學研究院荒漠化研究所研究員吳波課題組以我國北方乾旱區沙地上廣泛分布的油蒿種群為研究對象，跨越不同植被類型和降水梯度（150-400mm），系統分析測定了幾個關鍵葉性狀指標和相關冠層特徵沿降水的變異規律。研究發現：1）沿著降水梯度，油蒿葉性狀及其相關關係在乾旱閾值0.29（年降水量/年潛在蒸散量）下發生顯著變化（圖1和圖2）；2）乾旱閾值0.29與我國北方典型草原和荒漠草原的邊界具有很好的吻合性（圖3）。青海高寒乾旱區沙地油蒿數據進一步驗證了這一研究發現。這一新認識揭示了植物葉性狀對乾旱區植被區劃的指示意義，對於預測未來氣候變化下乾旱區植被的動態變化具有重要意義。
　　研究成果已發表於《植物學年報》（Annals of Botany），博士後魏海霞為第一作者和通訊作者。
　　該研究得到了國家自然科學基金和中科院戰略性先導專項B等的支持。
　　論文連結
 
　　圖1. 油蒿比葉面積（SLA）和葉氮含量（Nmass）關係沿降水梯度的變化。實心圓和黑色實線代表降水量較低的地區（降水量，150-265mm；溼潤指數，0.17-0.29）；空心圓和黑色虛線代表降水量較高的地區（降水量，310-370mm；溼潤指數，0.33-0.41）；灰色三角和灰色實線代表高降水量區和低降水量區間的過渡區域（降水量，290mm；溼潤指數，0.31）。
 
　　圖2. 油蒿單位面積葉氮含量（Narea）與單位面積葉建成成本（CCarea）（A, C, E）和葉片δ13C（B, D, F）關係沿降水梯度的變化，圖例標示見圖1。
 
　　圖3. 油蒿葉性狀相關關係沿降水梯度發生變化的乾旱閾值0.29與我國北方典型草原和荒漠草原的邊界具有很好的吻合性，圖例標示見圖1。

列印 責任編輯：葉瑞優

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