生态脆弱区不同生活型植物叶片化学计量的异质性及其影响因素

作者：奈曼站  更新时间：2023-12-20

植物叶片碳(C)、氮(N)、磷(P)化学计量的耦合关系与光合作用、生长和生物地球化学循环等生态功能密切相关。这种关系不仅改变植物光合产物的分配和植物群落的组成，而且影响生物地球化学循环和生态系统的碳平衡。因此，探索植物C:N:P化学计量特征及其影响因素，有助于深入了解环境变化背景下的生态系统功能和生物地球化学循环。我国生态脆弱区分布范围广、脆弱性和异质性强、退化风险高，但在构建国家生态安全屏障中发挥着重要作用。生态脆弱区植物叶片C、N、P关系及其随环境的变化对生态系统功能及其对环境变化的响应具有重要影响。然而，现有研究对于大尺度生态脆弱区群落水平不同生活型植物叶片C:N:P化学计量的生物地理格局和潜在驱动因子的认识仍然有限。

因此，本研究依据气候和海拔梯度在我国生态脆弱区设置了3个总长约4300 km的调查样带（图1），以分析群落水平乔木、灌木、草本植物叶片C、N、P化学计量格局及其影响因素。研究发现，乔木、灌木、草本植物通过增加N和P吸收、降低C含量及C:养分比值以应对相对贫瘠的养分条件；在群落水平上，植物生长均受到氮限制（图2）。不同生活型植物叶片化学计量沿纬度、海拔、气温、降水等环境梯度的变化规律存在差异。叶片N与土壤N之间无显著相关性，但叶片P含量均随土壤P含量增加而显著增加（图3）。环境因子对乔木、灌木和草本植物叶片化学计量变异的贡献率分别为43.9%、26.5%和6.1%，乔、灌木的关键环境驱动因子为气候因子，而草本植物为土壤因子（图4）。

该研究成果以“Heterogeneity of leaf stoichiometry of different life forms along environmental transects in typical ecologically fragile areas of China”为题发表在环境科学与生态学领域Top期刊Science of the Total Environment。中国科学院西北生态环境资源研究院博士后陈云为论文第一作者，李玉强研究员为通讯作者。该研究由第二次青藏高原综合考察研究(2019QZKK0305)、中科院战略性先导专项A类(XDA26020104)、国家自然科学基金(42301080、31971466、32001214)共同资助。

文章链接：https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2023.168495

图1 生态脆弱区调查样带分布图。

图2 不同生活型植物叶片C、N、P化学计量特征。

图3 植物叶片和土壤N、P化学计量的关系。实线表示拟合结果显著（p < 0.05），不显著的拟合结果未展示。

图4 基于方差分解和冗余分析的乔木（a,b）、灌木（c,d）和草本（e,f）植物叶片化学计量影响因素分析。