沙棘属植物叶片化学计量特征及驱动因素

Nitrogen-fixing plants played a key important role in the ecosystem, but little has been reported about the pattern between ecological chemical stoichiometric trait and environmental factors in nitrogen-fixing plants. At the regional scale, the important economic plants and soil and water conservation of Hippophae species taken as the research materials and based on ecological stoichiometry theory, the geographical pattern, seasonal dynamics of leaf chemical stoichiometry and its relationship between soil nutrient and climatic factors in different population of Hippophae species were studied. At the species and genus level, the geographic patterns and driver factors of leaf chemical stoichiometry in Hippophae species were analyzed. The formation mechanism of geographical distribution in leaf chemical stoichiometry, climate-nutrient pattern and the phylogenetic influence on leaf chemical stoichiometry were revealed. The results can not only enrich ecological stoichiometry theory of terrestrial ecosystems, but also help to understand how to respond of Hippophae species to climate change in the future.

固氮植物在生态系统中扮演很重要的角色，但是对固氮植物生态化学计量特征与环境因子的计量模式的研究还鲜有报道。因此，在区域尺度上，以重要经济植物和水土保持树种沙棘属植物为研究材料,运用生态化学计量学的理论和方法，研究沙棘属植物不同种群叶片生态化学计量特征的空间格局和季节动态，以及与气象因子和土壤养分的关系；在种属水平，分析沙棘叶片生态化学计量特征的地理格局和驱动因素，揭示其生态化学计量特征的地理分布形成机制和气候-营养模式以及系统发育对生态化学计量特征的影响。研究结果不仅可以丰富生态化学计量学陆地生态系统理论，而且有助于理解沙棘属植物如何响应未来气候变化。

固氮植物在生态系统C、N、P循环中扮演很重要的角色，而这三种元素的循环过程是相互耦合。因此研究固氮植物的化学计量特征，对于认识生态系统固氮植物养分驱动机制具有重要意义。本项目以固氮的沙棘属植物研究对象，运用化学计量生态学原理和方法，研究了不同种群沙棘属植物叶片生态化学计量特征的空间格局和季节动态，以及与气象因子和土壤养分的关系。研究发现：沙棘属植物叶片有较高的N含量和P需求，生长受P限制；在物种水平，分布于黄土高原东部至青藏高原东缘的中国沙棘叶片N和P含量主要受年均温度和年均降雨量共同制约；而分布于青藏高原东南缘的西藏沙棘叶片N和P含量主要受年均温度制约，说明分布于不同地理单元的沙棘属植物，其叶片N和P含量与气候的计量模式取决于各自的气候限制因子；由于沙棘属植物有额外氮源，有独特N-MAT(年均温)的计量模式，叶片N含量随年均温度的升高而升高，因此与其化学计量特征与土壤养分关系不显著；中国沙棘和西藏沙棘及其沙棘属在养分限制、叶片N含量对年均温度的响应方面显示出一致结果，说明系统发育能够对沙棘属植物叶片的化学计量模式产生影响。在属水平，水热分布是沙棘属植物叶片C:N:P计量特征的驱动因子，也是沙棘属植物呈现经度地带性分布的重要原因；C、N、P季节动态研究显示：N、P、N:P随生长季节的变化显著，而叶片C较为稳定。本研究结果有助于加深我们对固氮植物养分驱动机制认识，有益于理解固氮植物如何响应未来气候变化。