贺兰山植物叶片功能性状分异及环境驱动机制研究

Helan Mountain ecosystem is the very important biodiversity center in Northern China. However, the plant of Helan Mountain is very sensitive to environmental change, which implies that the ecosystem is very fragile. Plant leaf functional trait is an effective tool to discover the plasticity of plant to environmental change. Our research focus on the distribution pattern of plant leaf functional trait (SLA, LT, LTD, LDMC, LCC, LPC, LNC) under different scales (vegetation type scale, functional group scale, community organizational scale and spatial scale) and its response on environmental variations(soil physic-chemical traits, soil microbial traits, climate traits and topographic traits). Plant functional traits which are sensitive to environmental change would be discovered. The relationship between leaf functional traits should be explored. And then, we try to answer that how this relationship will vary with the environmental gradient. At last, the major environmental driver of different research scales which affect the distribution pattern of plant leaf functional trait could be discovered. Our research could pave the way for further exploration of plant community assembly mechanisms and the response of plant community structure and plant functional trait on global climate change.

贺兰山山地生态系统是我国北方重要的生物多样性核心区域，生态系统较为脆弱，植物对环境变化敏感。植物叶片功能性状能客观表达植物对外部环境的适应性，是指示环境变化的有效工具。本项目通过测定贺兰山植物叶片的结构型性状（比叶面积、叶片厚、叶组织密度、叶干物质含量），叶片养分特征（叶片碳含量、叶片氮含量、叶片磷含量），结合土壤理化和微生物特征、气候特征和地形特征，明确不同研究尺度下（植被类型尺度、功能群尺度、群落组织尺度和空间尺度）植物叶片功能性状的分异规律，筛选对环境变化敏感的植物叶片功能性状；分析植物叶片功能性状间的关系随环境梯度变化的规律；明确影响贺兰山植物叶片功能性状的主要环境驱动因素，揭示植物叶片功能性状的尺度效应。研究结果将为深入探索贺兰山植物群落构建机制、植物功能性状对气候变化的响应机理打下坚实基础。

贺兰山山地生态系统是我国北方重要的生物多样性核心区域，生态系统较为脆弱，植物对环境变化敏感。植物叶片功能性状能客观表达植物对外部环境的适应性，是指示环境变化的有效工具。本项目通过测定贺兰山植物叶片的结构型性状，叶片养分特征，在物种水平发现贺兰山植物叶片C/P和N/P较之C/N变异性更强。低海拔荒漠草原和浅山灌丛受到P限制，高海拔青海云杉纯林受到氮限制，海拔最高处高山草甸则受氮、磷的共同限制。在群落水平上叶片氮含量、比叶面积和叶片厚度随着海拔的上升先升高后降低，叶片碳含量随海拔上升而升高。群落水平上，除N/P的种内变异解释率高于物种组成变异外，其他叶片特征均是物种组成变异的解释率显著高于种内的变异。协变效应表明叶片磷和叶片碳具有负向的协变效应，其他指标均为正向的协变效应。环境对叶片功能性状的影响发现土壤有机碳和叶片碳含量、比叶面积有正相关，叶片氮含量与海拔正相关。大气蒸腾压上升引起叶片干物质含量增加以及C/N比的提高。这表明贺兰山植物群落主要通过物种更替来适应随海拔升高而剧烈变化的环境, 随海拔变化的水分和热量变化是群落水平植物功能性状变化的主要影响因子。. 贺兰山不同植被类型土壤真菌多样性由高到低依次为浅山灌丛、山地荒漠草地、亚高山草甸、亚高山针叶林。土壤中子囊菌门和担子菌门为主要优势菌群；担子菌门在亚高山针叶林中丰度显著高于其他菌门，子囊菌门在山地荒漠草地、浅山灌丛和亚高山草甸植被类型中显著高于其他菌门。植物多样性、pH、年均温、土壤有机质、年均降雨量、土壤含水率及海拔都会显著影响到真菌群落组成；植物多样性是影响真菌多样性的主要因子。研究结果将为深入探索贺兰山植物群落构建机制、植物功能性状对气候变化的响应机理打下坚实基础。