刨花楠群落代谢速率响应生长发育和氮、磷含量变化的规律研究

代谢生态学理论（metabolic theory of ecology）认为：植物的代谢（呼吸）速率正比于个体大小的3/4次幂。该理论与植被碳循环密切相关，对全球变暖等生态问题意义重大。然而，恒定的"3/4代谢指数"与实测数据、植物生理生态学等研究之间存在矛盾，引发激烈的争论，迫切需要解决。国内外和我们现有的数据都支持植物在不同发育时期具有不同的代谢速率，且密切依赖于氮磷元素含量的调控。计划选择亚热带刨花楠群落，在连续测定植物代谢速率、氮磷元素含量变化、生物量、土壤养分等指标的基础上，分析植物生长-氮磷含量-代谢速率之间的相互反馈关系，揭示代谢速率如何响应植物的生长发育、氮磷元素含量变化的内在生理生态机理。进而提出森林代谢速率的一般估算模型，为森林碳氮循环研究提供理论基础。

定量研究植物的呼吸作用与气候的反馈调节机制是了解全球碳循环和预测未来气候变化的主要挑战之一。代谢生态学理论（metabolic theory of ecology）认为：植物的代谢（呼吸）速率正比于个体大小的3/4次幂，即恒定“3/4代谢法则”。然而，恒定的“3/4代谢指数”与实测数据、植物生理生态学等研究之间存在矛盾，引发激烈的争论，迫切需要解决。通过对植物代谢速率、分支参数、生长、N、P含量等指标的测定，课题组取得以下阶段性成果：（1）大个体植物代谢指数是发育阶段依赖的，小个体植物代谢指数接近1.0，随着生物量的增加，代谢指数先减小，随后再次接近1.0；（2）通过区分植物维持呼吸和生长呼吸，提出了新的基于呼吸组分权衡的代谢模型，模型预测结果符合植物代谢指数变化趋势；（3）分支结构能够很好的预测植物代谢指数的变化，同时代谢指数是种特异性的；（4）在跨越8个数量级的N含量范围内，植物呼吸速率正比于其N含量，表明植物的代谢速率受到N含量的调控；（5）生长季长度与生物量修正的森林群落生产力与生长季温度和降雨无关。以上研究结果为森林碳、氮循环研究提供了理论基础。