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新疆策勒荒漠草地生態系統國家野外科學觀測研究站
新聞公告
新疆生地所在駱駝刺葉片形狀與環境的相互關系研究中獲進展
作者: 策勒站 更新時間: 2021-11-03

葉片功能性狀與植物的生長和對環境脅迫的適應密切相關,因而在生態學研究中備受關注。干旱區植物如何在水分、養分虧缺的條件下維持養分經濟是理解其生態適應策略的重要方面。葉、莖、根之間碳、氮、磷的化學計量特征反映了植物為獲取資源所進行的權衡及其生長策略。駱駝刺廣泛分布于我國西北干旱區,對維持干旱區生態系統平衡具有重要作用。研究駱駝刺各個器官間C:N、C:P、N:P的關系,及其對環境因子的響應策略是了解其生態適應性的重要手段。

基于此,中國科學院新疆生態與地理研究所荒漠與綠洲生態國家重點實驗室曾凡江研究員團隊,系統地研究了我國西北干旱區大面積尺度下,駱駝刺葉、刺、莖、根中的C、N、P、C:N、C:P、N:P,探討其相互關系及其對1 m深土壤養分和水分的響應機制。

研究結果表明:N濃度順序為葉片>刺>莖>根,葉片、刺和莖中P濃度相近,且高于根。葉和莖的C:N與根系C:N呈極顯著正相關;各器官C:N與60cm以上土壤堿解氮(SAN)具有顯著相關性。除SAN外,土壤有效磷(SAP)和土壤有機碳(SOC)也影響根系C:N。地上器官C:P和N:P與根系無顯著相關性。葉和刺的C:P和N:P與土壤養分無顯著關系,而根系C:P受各土層SAN和SOC的影響。0~20cm和60~80cm土層不同深度土壤養分對根系N:P也有顯著影響。結果表明,根系對土壤養分的敏感性顯著高于地上部分。

本研究結果強調,在研究生態化學計量特征對環境因子的響應中,地下器官可能比地上器官更具有指示作用。相關成果以“Stoichiometry of C:N:P in the Roots of Alhagi sparsifolia is More Sensitive to Soil Nutrients than Aboveground Organs”為題,發表在Frontiers in Plant Science,論文鏈接:https://doi.org/10.3389/fpls.2021.698961

此外,科研人員還系統地研究了我國西北干旱區大面積尺度下,駱駝刺葉經濟性狀與水力性狀之間的關系,探討了經濟性狀與水力性狀對環境因子的響應機制。結果表明,葉片表面氣孔密度(SD)與葉組織密度(TD)和最大氣孔導度(gwmax)密切相關。近軸面氣孔密度(SDaba)與葉脈密度(VD)呈顯著正相關,與葉片厚度(LT)和遠軸面氣孔長度(SLada)呈顯著負相關。基于質量的氮濃度(Nmass)與比葉重(LMA)、LT和VD呈顯著負相關,而基于面積的氮濃度(Narea)與LMA呈顯著正相關。年均降水(MAP)對LT和SL的變化貢獻最大。土壤鹽分對TD、SD和gwmax的貢獻最大。土壤養分對LMA和VD影響最大。年均溫對Nmass和Narea的貢獻最大。綜上所述,葉片的經濟與水分性狀耦合是其適應干旱區惡劣環境的一種經濟有效的策略。相關成果以“Coupling Relationship of Leaf Economic and Hydraulic Traits of Alhagi sparsifolia Shap. in a Hyper-Arid Desert Ecosystem”為題,發表在Plants上,論文鏈接:https://doi.org/10.3390/plants10091867

上述研究得到國家基金委-新疆聯合基金、國家自然科學基金、新疆維吾爾自治區自然科學基金、中國科學院西部青年學者基金等項目資助。

圖1 本研究中駱駝刺的采樣點分布圖及年均降水量梯度

圖2 駱駝刺各器官間生態化學計量特征的關系

圖3 駱駝刺葉經濟性狀與水力性狀間的耦合關系

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