羌塘高原降水梯度植物叶片、根系性状变异和生态适应对策

作者：赵广帅; 刘珉; 石培礼^*; 宗宁; 张鑫; 张宪洲

来源：生态学报, 2020, 40(01): 295-309.

• 羌塘高原
• 降水梯度
• 叶片和根系性状
• 协同
• 权衡
• 生态适应对策

叶片和根系是植物获取资源的最重要的器官,其性状随环境梯度的变化反映了植物光合碳获取和水分与养分的吸收能力及其对环境变化适应的生态对策。羌塘高原降水梯度带高寒草地群落叶片和根系成对性状关系研究不仅能揭示环境梯度对植物性状的塑造作用,也可为理解寒、旱和贫瘠等极端环境下植物的适应策略提供依据。为此,选择3组具有代表性的叶片和根系成对性状:比叶面积(SLA)和比根长(SRL);单位质量叶氮含量(LNmass)和单位质量根氮含量(RNmass);单位面积叶氮含量(LNarea)和单位长度根氮含量(RNlength),分析不同优势植物地上、地下成对性状变异特征及其与环境因子的关系,探讨植物性状对高寒生态系统水分和养分限制因素的适应策略。研究表明,区域气候和土壤环境导致的叶片性状变异大于根系性状的变异,干旱端的植物既具有高的SRL,又具有高的叶片和根系的养分含量(LNmass,LNarea和RNmass)。SLA-SRL、LNmass-RNmass、LNarea-RNlength均表现为权衡关系,在干旱端(年降雨量MAP <400 mm)的高寒草原、荒漠草原和极湿润端(MAP> 600 mm)的高寒草甸这种权衡关系更为明显,而中间区域(400 <MAP <600 mm)的高寒草甸养分和水分限制不是很强烈,叶片和根系性状更多地表现出协同关系。从植物功能类群来看,苔草和禾草类植物叶片和根系成对性状之间具有更强烈的权衡关系。干旱端植物通过增加SRL和叶片、根系养分含量来提高水分和养分的吸收能力,同时通过叶片高的氮含量提高光合碳获取能力,保障了根系生长的物质来源,表现出地上和地下同时投入的策略。干旱端植物保持较高的养分含量是抵御和适应严酷的寒、旱和贫瘠的环境胁迫的重要策略。而在湿润端植物则采取增加SLA,维持地上光合生产力的生态策略。

• 单位
  中国科学院地理科学与资源研究所; 中国科学院大学