科研成果
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我所在热带喀斯特森林植物营养生态和进化模式研究方面取得重要进展并在国际著名学术期刊上发表论文

日前,我所森林植物生理生态与进化研究团队白坤栋博士作为第一作者和通讯作者在国际著名学术期刊《Plant and Soil》(中科院JCR农林科学类一区期刊)发表研究论文《Leaf nutrient concentrations associated with phylogeny, leaf habit and soil chemistry in tropical karst seasonal rainforest tree species(热带喀斯特季节性雨林植物叶片元素含量与系统发育、叶片习性和土壤化学的关联性)》。该论文中首次综合阐明喀斯特森林植物叶片元素含量变异及其与系统发育、叶片习性和土壤化学的关联性,对理解植物营养策略多样性的形成和维持以及喀斯特森林常绿植物占优势有重要的理论意义。

热带喀斯特生态系统富含偏碱的石灰土,孕育着常绿阔叶树占据优势的森林植被,为研究人员提供了一个较理想地研究植物营养生态和进化模式的场所。热带喀斯特季节性雨林是在我国热带喀斯特地区分布的典型的森林植被类型,具有非常明显的峰丛洼地景观特征、复杂的生境类型以及富钙偏碱的地球化学背景。白坤栋博士研究团队测定了喀斯特季节性雨林谷底-斜坡-山顶环境梯度上共生的常绿和落叶阔叶树叶片和土壤的元素含量(氮、磷、钾、钙、镁、硫、铁、铜和锌),利用系统发育比较方法分析叶片元素含量随系统发育、叶片习性和土壤化学而改变的机制以及叶片元素含量之间的相互作用。经研究,该团队发现喀斯特季节性雨林植物叶片元素含量变异大且具有非常明显的磷限制和钙富集,叶片元素含量的系统发育信号不显著,但随着进化速率的下降而增强。这是最优进化模型(即朝向一个最优值的稳定选择)导致的一个结果。另外,与落叶植物相比,常绿植物有较低的元素含量,这有利于常绿植物能够以较低的元素水平完成和实现叶片的生物化学功能。沿着谷底-斜坡-山顶环境梯度,叶片和土壤的钙、镁、磷、铜和锌含量有显著的正相关关系,而氮、硫、钾和铁含量有显著的负相关关系。并且,叶片元素含量之间的相互关系与其它生物化学功能密切相关。例如,具有相同生物化学功能的叶片钙和镁含量有显著的正相关关系。因此,稳定选择加上生物化学限制能够选出适应局域环境的常绿和落叶植物,这些植物具有足够的系统发育差异去产生完全适应热带喀斯特生境的叶片元素含量以及含量组合。

   

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热带喀斯特季节性雨林外貌

 

 

热带喀斯特季节性雨林植物的系统发育关系

 

 

热带喀斯特季节性雨林植物叶片元素含量的进化模型比较

 

 

热带喀斯特季节性雨林常绿和落叶植物叶片元素含量的比较

 

 

热带喀斯特季节性雨林叶片元素含量之间的相关性

 

 

热带喀斯特季节性雨林叶片与土壤元素含量之间的相关性




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