不同海拔岷江冷杉种群对气候变化的响应机理

川西亚高山针叶林是青藏高原东部高寒林区的重要组成部分，对维持我国西部地区的区域生态安全和促进区域可持续发展具有十分重要的"生态屏障"作用，也是研究全球变化对森林生态系统影响的重要森林类型。针对目前缺乏高山木本植物对气候变化响应规律的深入揭示，本项目以气候变化对植物影响的关键问题为导向，采用人工模拟气候的方法，重点研究川西亚高山针叶林主要树种岷江冷杉不同海拔种群幼苗对CO2浓度、温度单一因子升高以及联合升高在光合作用、水分利用、碳氮及同化物分配等方面的响应规律，揭示植物适应气候变化的生理生态机制，阐明岷江冷杉对气候变化响应是否具有种群差异性以及CO2浓度和温度升高相互作用的机理。本研究结果不仅为进一步研究气候变化对亚高山针叶林生态系统的影响提供理论依据，也可为制定适应气候变化对植物生产不良影响的对策和措施提供理论支撑。

本研究通过人工控制环境生长室系统，模拟未来变化的气候条件，分别研究了CO2浓度升高(700 ± 20 μmol mol-1)、温度升高(2.2 ± 0.2 °C)及二者同时升高对不同海拔种群岷江冷杉幼苗(分别来自海拔3,180 - 3,220 m 和 2,560 - 2,600 m)的生物量积累、形态结构、气体交换、碳水化合物的分配以及用水效率(瞬间用水效率、长期用水效率和碳同位素含量)等的影响。结果发现: CO2浓度升高提高了高、低海拔种群的净光合速率、用水效率、非结构碳水化合物、生物量和根冠比。同时CO2浓度升高降低了两个种群的气孔导度、氮含量、粗细根比、叶根重比和源汇比。增温提高了不同海拔岷江冷杉幼苗的净光合速率和植株的生物量。CO2浓度升高通过提高侧枝生长、淀粉颗粒含量等来增强高海拔种群植物体的碳汇能力，从而避免光合作用下调，使CO2浓度升高更有利于高海拔种群的生长。另外，温度升高降低了不同海拔岷江冷杉幼苗的水分利用效率、叶片可溶性糖、淀粉含量和非结构性碳水化合物含量及根冠比。与低海拔种群相比，高海拔种群对CO2升高和增温更为敏感，表现在高海拔种群生物量增加较多，同时光合作用及水分利用效率受到更大程度的促进。相对单因子对岷江冷杉生长的促进作用而言，温度和CO2两因子共同作用削弱了单因子处理的促进作用。研究结果揭示不同海拔岷江冷杉种群幼苗在光合作用、碳氮分配等方面对气候变化的适应，阐明了岷江冷杉海拔种群响应具有差异性，可为预测全球气候变化对西南亚高山森林的影响提供重要参考。该项研究以基金资助号为第一标注在《Agricultural and Forest Meteorology》，《Plant Ecology》以及《Forest Ecology and Management》等国际学术刊物上发表SCI 学术论文3篇。