森环森保所探明了青藏高原东部高山峡谷区植物内在水分利用效率和氮有效性的海拔变异格局与驱动机制

　　植物内在水分利用效率和氮有效性可以反映植物对环境条件急剧变化的生态响应与适应性。全面了解植物内在水分利用效率和氮有效性的生物地理模式及其驱动机制对于评估生物地球化学循环和生态系统功能对环境变化的响应至关重要。位于青藏高原东部的高山峡谷区对全球变化敏感，是世界生物多样性热点地区之一，但关于该地区不同生长型植物内在水分利用效率（iWUE）和植物氮（N）可用性的海拔变异模式及其驱动机制的综合信息仍然缺乏。
　　鉴于此，中国林科院森环森保所森林修复与逆境生理生态学科组在青藏高原东部的高山峡谷区基于碳氮稳定同位素技术开展了植物内在水分利用效率（iWUE,根据叶片δ13C计算）和植物氮可用性（通过叶片δ15N评估）的海拔格局和驱动因素研究。研究发现，青藏高原东部高山峡谷区植物iWUE与叶片δ15N在不同植物生长型之间存在显著差异。植物iWUE和叶片δ15N沿海拔梯度呈U型分布模式，且该分布模式不因植物生长型而发生变化。不同生长型的植物iWUE随着湿度指数的增加呈现先降低后增加的变化规律，并且不同生长型的植物iWUE与湿度指数的断点不同。草本和灌木的叶片δ15N与湿度指数呈显著正相关，而乔木的叶片δ15N与湿度指数的相关性不显著。不同生长型的植物iWUE和叶片δ15N的海拔变异受到生物（即植物分类身份和叶片功能性状）和非生物（即土壤和气候因子）因素的共同影响，但主要由生物因素决定。我们的结果表明，植物iWUE和叶片δ15N之间的显著耦合关系不因生长型而变化，从而表明碳氮循环之间存在密切联系。这项研究证实了生物因素即使在环境异质性很高的地区依然对植物iWUE和叶片δ15N的空间变异发挥着重要作用，进一步加深了我们对青藏高原东部高山峡谷区植物iWUE和叶片δ15N海拔变异格局及其驱动因素的认识。
　　相关研究成果以“Untangling the influence of biotic and abiotic factors on the elevational variation of plant intrinsic water-use efficiency and nitrogen availability in an alpine-gorge region on the eastern Qinghai-Tibetan Plateau”为题，于2024年10月发表在国际学术期刊《Acta Physiologiae Plantarum》（SCI，JCR Q2，IF=2.4）。森环森保所陈健博士为论文第一作者，史作民研究员为通讯作者。本研究由国家自然科学基金（32171506）、国家重点研发计划（2021YFD2200405）、院所基金（CAFYBB2021ZA002-2、CAFYBB2022QC002和CAFYBB2022SY021）和国家自然科学基金（32201321）资助。（陈健 刘顺）
　　　　　中国林科院 　2024-10-30

关键词 植物内在水分利用效率  海拔变异  青藏高原  图片