气温上升影响下南亚热带主要森林类型乡土树种生长差异化原因探究

Previous studies showed that climate warming will affect plant growth, leading to increased or decreased plant growth rates, and even resulting in plant death. However, the underlying mechanism is unclear. The experiments concerning the effects of climate warming on plants were mostly carried out in high-latitude and high-altitude areas. However, tropical plants are perceived to have more deleterious consequences compared to other regions under climate warming. It is imperative to do the warming experiments in tropical areas. This project selects major native tree species that are sensitive to climate change in subtropical forests. Based on the translocation experiment as well as long-term monitoring data at the Dinghushan Forest Ecosystem Research Station, the project studies gas exchange, water use efficiency and nutrient use efficiency of native tree species, in order to systematically examine the responses of native tree species to climate warming and simultaneously clarify the responsive and adaptive strategies of these tree species under climate warming. This project can provide theoretical guidance to policy-making about biodiversity protection, sustainable utilization of resource, and ecosystem management in subtropical forests, give profitable data support to C-balance estimation, and provide parameter estimation and verification for ecosystem models.

研究证明，气候变暖将影响植物生长，导致植物生长加快或者减慢，甚至死亡，但是引起植物生长差异化的潜在原因及其机理并不完全清楚。目前气候变暖对植物影响的研究工作主要集中在高纬度和高海拔气候区。由于气候变暖对热带亚热带植物生长危害更大，我们亟需在该气候区开展增温研究。本项目选择对全球气候变化响应敏感的南亚热带森林生态系统主要乡土树种为研究对象，基于50多年的长期监测数据，结合已经修建的大型增温试验平台，从气温上升对不同乡土树种的气体交换能力、水分利用效率以及养分利用效率三个角度出发，系统地分析气温上升对南亚带主要森林类型乡土树种生长的影响，同时阐明这些乡土树种对气温上升的生理生态响应及适应策略。本项目的研究结果，可为南亚热带地区生物多样性保护、资源可持续利用和生态系统管理等相关政策的制定提供理论指导，也为全球碳平衡的估算提供有益的数据支持, 为生态模型提供参数估计和模型验证。

研究证明，气候变暖将影响植物生长，导致植物生长加快或者减慢，甚至死亡，但是引起植物生长差异化的潜在原因及其机理并不完全清楚。目前气候变暖对植物影响的研究工作主要集中在高纬度和高海拔气候区。由于气候变暖对热带亚热带植物生长危害更大，我们亟需在该气候区开展增温研究。本项目选择对全球气候变化响应敏感的南亚热带森林生态系统主要乡土树种为研究对象，基于50多年的长期监测数据，结合已经修建的大型增温试验平台，从气温上升对不同乡土树种的气体交换能力、水分利用效率以及养分利用效率三个角度出发，系统地分析增温对南亚带主要森林类型乡土树种生长的影响，同时阐明这些乡土树种对增温的生理生态响应及适应策略。本项目主要结果为：（1）增温对物种生长的影响存在着种间差异性，同时同一树种的生长在不同林型中出现了不同的响应趋势。因此，在未来气候变暖的背景下，南亚热带森林的植物物种组成会发生改变，进而影响森林生态系统的结构和功能。（2）增温条件下，不同植物生长呈现出差异性主要与植物的光合能力有关。多数植物为维持较高的光合能力，通过改变气孔的大小和数目来适应温度变化，同时增强植物叶片的水分运输能力满足蒸腾的需要，维持较高的气孔导度来增强植物的气体交换。（3）植物生长的差异性也与植物光合养分（N和P）利用效率紧密相关，生长加快的物种通常具备较高的光合养分利用效率。（4）增温导致植物的氮、磷生产力发生改变，且存在种间差异性，表明增温会通过影响植物对养分竞争的能力进而影响植物生长，从而会导致森林生态系统的物种组成发生改变。上述研究结果可为南亚热带地区生物多样性保护、资源可持续利用和生态系统管理等相关政策的制定提供理论指导。本项目已发表论文13篇，其中SCI论文12篇。发表的论文有10篇标记“国家自然科学基金”为第一资助。目前，本项目已经超额完成了本项目规定的发表论文的任务要求。