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全球被子植物叶片构建模式与环境变化的关系取得重要进展

文章来源 :农业清洁流域团队 作者:李洪波 王芊 发布时间: 2022-07-07 浏览量:

        近期,我所农业清洁流域团队开展了一项基于全球尺度下的叶片构建特征对于气候与环境变化的响应研究,揭示了叶片内的碳(C)、和钙(Ca)的协同变化机制,为了解植物对气候与环境变化的适应策略提供了生理生态学依据。相关研究成果发表在国际植物学领域顶级期刊《新植物学家(New Phytologist)》上。

        植物如何适应环境变化是植物生态学研究的核心问题,也是决定植物群落组成和空间分布的基础。叶片是植物进行光合作用的器官,其构建成本直接决定了植物的生态策略,而叶片构建成本与植物细胞壁组分息息相关,其中:初生壁和次生壁主要由含C量较高的纤维素、半纤维素和木质素构成,而胞间层富含果胶酸钙,果胶酸钙是在叶片含C量低时以保持细胞承重负荷强度的有效补充形式。

        通过对全球被子植物叶片的研究发现,非禾本科植物的被子物种之间叶片C和Ca浓度呈负相关,体现了细胞壁组分之间功能的互补性。而叶片C浓度随着年平均气温(MAT)和年平均降水量(MAP)的提高而增加,随着土壤pH值和碳酸钙(CaCO3)浓度的升高而降低。对于较低MAT、MAP和较高的土壤CaCO3含量的环境,叶片Ca与C浓度之间均存在较强的协同变化关系;且这种协同变化关系越强,植物群落中物种的丰富度越低。本研究在国际上首次从叶片亚细胞尺度到全球尺度揭示了被子植物的叶片的构建策略及其对植物群落和空间分布的约束作用,为预测全球气候变化下植物群落结构和分布范围变化提供基础,为环境修复中(如人工造林)植物固碳和凋落物碳降解速率预测提供理论支撑,并为农业清洁流域建设中实施植被绿色低碳布局提供借鉴。

土壤和气候因子对叶片构建性状的协同共变模式的影响

        农业清洁流域团队李洪波副研究员为该论文通讯作者,研究得到国家自然科学基金面上项目(32071506)的资助。

        原文链接:https://doi.org/10.1111/nph.17686


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