不同增温幅度和模式以及增减水对高寒草甸主要植物资源分配过程的影响及其机理研究

Plant resource allocation strategy is the key for plant adaptation to changing environments, especially in extreme conditions such as alpine and arid environments. Field observation and laboratory studies proposed resource allocation theories, such as optimum, isometric, allometric allocation theories, but relevant field experimental studies are rare, especially on Tibetan plateau. This study will systematically collect morpho-ecological and physio-ecological data at species (8 species) and community leve from a field experimental platform established at Nagchu county that manipulates warming magnitudes (0， 1， 2， 4 ℃) and modes (annually increasing 0.25 ℃) with different water levels (increasing or reduce 50% of natural precipitation).The data at species level will include number of vegetative and reproductive stems；leaf vein and stomata density, specific leaf mass；calyx, corolla, and stamen numbers; fruits size, weight; and maturation rate; and seed size, weight, and maturation rate etc. The data at population level will include the plant growth rate between above and belowground. Meanwhile, this project will also employ stable carbon isotopic tracing techniques to understand: 1) homo/heterogeneity in resource allocation processes and mechanisms of different alpine plant species, functional groups and community; 2) synergistic or constrained responses of recourse allocation strategies between different organs and parts under different climate change scenarios. The aim of this study is to provide scientific data and theoretic supports for predicting the effects of climate change on plant physio-ecological adaptation processes in the future.

植物资源的分配策略是决定其能否适应环境变化的关键，尤其在高寒、干旱等极端条件下更为重要。野外观测和部分室内实验研究提出了最佳、等量以及异速等资源分配理论，但相关的野外控制试验研究很少,在青藏高原更为鲜见。本项目利用西藏那曲不同增温幅度（0， 1， 2， 4 ℃）和模式（逐年增温0.25 ℃）与增减水（降水量的50%）试验平台，通过观测8个植物物种的茎（生殖枝和营养枝数量等）、叶（叶脉和叶孔密度等）、花（花的数量和结构）、果实（重量、成熟率等）、种子（重量、成熟率等）的形态和生理特征以及群落水平地上和地下生长速率等指标，同时利用稳定碳同位素跟踪技术，探讨:1)高寒草甸主要植物种群、功能性类群以及群落水平资源分配策略在不同气候变化情境下的同/异质响应过程和机制；2) 植物各器官之间资源分配对气候变化因素的协同或制约响应过程及其机理。为预测气候变化对植物生理生态学适应过程提供科学数据和理论支撑。

植物资源的分配策略是决定其能否适应环境变化的关键，尤其在高寒、干旱等极端条件下更为重要。野外观测和部分室内实验研究提出了最佳、等量以及异速等资源分配理论 ，但相关的野外控制试验研究很少,在青藏高原更为鲜见。本项目利用西藏那曲不同增温幅度和模式与增减水试验平 台、氮磷添加试验平台以及纳木错增温和放牧交互试验平台，观测与研究短穗兔耳草的茎、叶、 花的形态特征, 高寒草甸主要植物物种的物候、繁殖率以及植物群落地上和地下生物量等相关指标，同时利用碳氮同位素跟踪技术，探讨高寒草甸主要植物种群以及群落资源分配策略在不同气候变化情境 下的同/异质响应过程和机制及其机理。研究结果发现：1）气候变化各因素与放牧因素之间的互作影响高寒草甸不同植物功能类群的生长策略；2）植物繁殖物候结束期是链接植物繁殖物候与繁殖率之间的关键性状；3）短穗兔耳草对现实状态下气候变化的适应能力被严重低估；4）高寒植物物种间的竞争关系决定高寒草地植物群落的结构和功能；5）自然气候调控增温和放牧条件下高寒植物群落的稳定性；6）高寒植物在增温条件下对氮的吸收和利用策略与植被退化状态相关；7）高寒植物在长期增温条件下氮吸收可维持植物的优势度。以上研究结果发表于Agriculture and Forest Meteorology (1篇；第一标注), Agriculture Ecosystem and Environment （1篇；第二标注）, Global Change Biology （1篇；第四标注）, Plant and Soil（1篇，第六标注）, Journal of Soils and Sediments (1篇；第六标注），中文期刊（1篇第一标注，1篇第三标注，1篇第四标注）。