亚热带森林叶片养分重吸收的海拔分异机制的研究

Leaf nutrient resorption is an important nutrient conservation strategy employed by tree species and constitutes a key component of nutrient cycling in forest ecosystems. Generally, leaf nutrient resorption is influenced by climatic factors, soil fertility and species composition. However, questions still remain to be address as related to the relative importance of these factors in driving leaf nutrient resorption and how leaf nutrient resorption is associated with other leaf functional traits. Here, we will analyze green-leaf nutrients, leaf key functional traits and leaf-litter nutrients of tree species in five forests along an elevational gradient in Shennongjia, central China. We will quantify the effects of biotic (species composition) and abiotic factors (climatic factors and soil nutrients) on leaf nutrient resorption and disentangle the relative contribution of these factors to leaf nutrient resorption. We will further look at the actual mechanisms of nutrient resorption and what other leaf traits could be involved in this process. Finally, we hope to identify the key factors and leaf functional traits that control leaf nutrient resorption process. This study will proved valuable insight into the mechanisms of leaf nutrient resorption in biogeochemical cycling in terrestrial ecosystems.

叶片养分重吸收特征是树种养分保护策略的重要内容和森林生态系统养分循环的关键组分。叶片养分重吸收特征受到气候、土壤和树种组成的综合影响，但目前不清楚上述各个因素对叶片养分重吸收过程中的相对贡献；对叶片功能性状是否调节着叶片养分重吸收过程这一问题也缺乏足够的认识。本研究拟在前期研究基础上，以神农架地区垂直海拔梯度上5种典型森林为研究对象，利用海拔气候梯度分析法，对不同海拔森林树种成熟叶片的养分含量、关键功能性状和凋落叶养分含量进行分析，量化并区分生物因子（树种组成）和非生物因子（气候和土壤）对叶片养分重吸收特征的影响与相对贡献，重点探讨叶片功能性状对叶片养分重吸收特征的调节作用机理，在此基础上揭示影响森林树种叶片养分重吸收特征的关键因子和功能性状。研究结果有助于科学认识植物养分重吸收特征在陆地生态系统养分循环中的作用机制。

叶片养分重吸收过程是森林养分循环的关键环节。常绿和落叶阔叶树种在全球范围能够很好共存并在不同地理气候梯度内形成各种类型的阔叶林。了解不同气候梯度下常绿和落叶阔叶树种养分重吸收特征有助于理解气候变化背景下物种组成变化对森林养分循环过程的影响。本研究以亚热带典型森林为研究对象，通过野外调查和文献调研，揭示了常绿和落叶阔叶树种在亚热带地理分布格局，研究了常绿-落叶阔叶混交林的量化概念及其气候阈值，并明确了常绿-落叶阔叶混交林的地理分布格局，强调了极端最冷月温度是常绿和落叶阔叶树种分布的关键因子，温度季节性是影响山地常绿-落叶阔叶混交林分布的重要环节因子。在此基础上定量区分了气候因子和叶片习性对叶片养分重吸收及其化学计量特征的影响和相对作用机制，发现了常绿和落叶阔叶树种叶片重吸收及其化学计量特征对气候因子响应存在差异，森林生态系统叶片养分重吸收特征受到气候、叶片习性和其他关键性状（活叶养分含量、比叶面积、木材密度等）的共同限制。因此，气候的改变将会直接和间接地（物种和性状组成）影响森林养分循环格局以及相关的生态系统功能。进一步对常绿和落叶阔叶树种凋落叶分解过程拓展分析表明，常绿树种凋落叶分解对温度敏感而落叶树种分解对降水敏感，常绿-落叶阔叶混交林凋落叶分解受到温度、凋落叶磷和镁元素含量共同制约。研究结果有助于科学认识森林叶片养分特征在陆地生态系统养分循环中的作用机制。