秋季气候变暖对养分回流过程和来年植物物候与生长的影响

Nutrients resorption serves to reduce a plant's dependence on current nutrient supply, is one of the most important strategies used by plants to conserve nutrients, in particular for nutrient-poor ecosystems.Tradeoffs exists for plants between prolonging their growth period and avoiding more nutrients loss due to abrupt interrupt by freezing events under climate warming in autumn. Timing and processes of resorption may have different responses due to differences in controlling or modulating roles temeprature and photoperiod play. Nutrients resorption efficiency is a determinate factor of nutrients storage in winter, which thereby may further affect plant population phenology, growth, species-species interactions and community structure.The proposed research will study starting time，duration and efficiency of current year's nutrients resorption and phenology and growth of the next year.The aim is to determine the impacts of climate warming on processes of resorption, differences among species and "afterlife effects". The present study contributes to explore a new aspect, i.e. nutrients resorption and its ecophysiological functions, to understand mechanisms of climate warming more profoundly and to predict potential changes in ecosystem structure and functions more precisely.

植物秋季的养分回流是维持自身养分、减少外部依赖的重要生态生理过程，（尤其是）对有效养分贫乏的生态系统有重要意义。在秋季气候变暖的背景下，植物存在延长生长时间与减少养分回流过程中由于冻害造成养分损失两者的权衡；不同物种（或功能群）的养分回流物候受温度或光周期等的调节机制和程度可能存在巨大差异；养分回流率的变化将改变植物冬季养分贮存情况，进而可能进一步影响种群来年的物候、生长以及种间竞争和群落结构。那么，在秋季变暖条件下，养分回流过程和回流率将发生怎样的变化，对来年物候和生长有何影响？本研究拟在青藏高原高寒草甸采用开顶式温室模拟气候变暖，通过跟踪监测高寒草甸多个草本物种的秋季养分回流起始时间、持续期、回流率以及来年的物候与生长，回答或探讨气候变暖对养分回流过程影响、种间差异和来年效应等科学问题。本研究也为深入理解气候变暖生态效应的机制提供了养分回流及其生态生理功能这一新角度。

气候变暖对陆地植物生长、生态系统过程和功能影响深远。植物秋季枯萎因其伴随着年际间的养分回流及物质贮存而成为植物生命循环中的重要过程。对大多数的木本植物来说，秋季枯萎过程主要受光周期控制。但是，对于某些草本植物，由于机会性生长，温度可能是这一过程重要的调控因子。.本研究以青藏高原东部高寒草甸不同功能群、生活型草本植物为研究对象，采用开顶式生长室模拟气候变暖的方式，在连续2个生长季内，研究秋季气候变暖对植物地上不同器官内氮的回流过程及回流参数、根系养分积累的影响，跟踪观测植物种群来年生长与物候变化，回答气候变暖对养分回流过程的影响、种间差异和来年效应等方面的问题，探讨高寒草甸植物养分回流响应与适应气候变暖的生物学和生态学机制。主要研究结果及结论如下：.1..植物枯萎对秋季增温的响应.在秋季增温背景下，多数草本植物枯萎过程发生改变：叶绿素分解在枯萎初期延缓，而在枯萎后期加快，并最终保持与未变暖相似的分解程度。不同生活型植物枯萎物候对秋季增温的响应存在差异：多年生植物对温度变化响应敏感，一年生（或2年生）植物对秋季增温不敏感。虽然植物的秋季枯萎过程主要受光周期控制，但是，高寒草甸多年生草本植物对变暖气候的积极响应表明，温度是植物这一生命循环末期重要的调控因子，能够使某些草本植物得以机会性生长。.2..植物养分回流对秋季气候变暖的响应.植物枯萎过程中叶片及茎秆氮的回流与绿叶素的分解进程一致，进一步地，增温诱使植物叶片及茎秆氮的回流过程发生改变，导致叶和茎中氮浓度和含量在回流过程中显著增加，但是植物上述生理活动的改变存在种间差异。.3..根系养分对秋季增温的响应.对比研究发现，植物根系非结构性碳水化合物对增温的响应存在显著的物种功能群差异：禾草根系非结构性碳水化合物的积累对增温的响应较杂草（平均增加13.5%）消极。增温增加杂草植物冬季根系非结构性碳水化合物贮存，并将贮存优势保持在来年的春期，但是伴随着植物生长，秋季增温产生的根系非结构性碳水化合物优势消失。.4..植物来年生长对秋季增温的响应.多年生草本植物个体生产力对秋季增温的响应在来年植物生长初期、中期和成熟期均不敏感。.5..植物来年物候对秋季增温的响应.研究表明，植物来年的生长物候对秋季增温的响应不敏感。.