????植被原生演替機制是生態學的核心科學問題。原生演替過程中,植物物種組成和土壤養分協同變化。植物養分捕獲策略(nutrient-acquisition?strategies ,NAS)是連接土壤養分和植物生長的關鍵性狀,對演替過程具有重要驅動作用,但其中的機理一直未被揭示。中國科學院成都山地研究所山地養分循環與生態功能提升團隊針對貢嘎山冰川退縮區植被原生演替序列冬瓜楊替代沙棘的過程展開研究,揭示了植物NAS對原生演替過程中物種更替的關鍵驅動機制。
????研究發現,盡管土壤有效養分隨著演替的進行逐漸升高,但沙棘在三個演替階段均主要通過“活化”(mining)和固氮策略捕獲難利用態養分,而冬瓜楊主要通過細根和菌根等“拓展”(scavenging)策略來捕獲有效態養分。隨著土壤中有效態養分含量的增加,沙棘NAS的效率逐漸降低,而冬瓜楊NAS的效率則逐漸升高,導致沙棘的營養狀況和相對豐度隨演替逐漸降低,到演替第三階段,冬瓜楊的葉片養分狀況和相對豐度則顯著高于沙棘。葉片氮和磷濃度分別解釋了沙棘和冬瓜楊相對豐度13%和31%的變化,而植物的mining和固氮策略可分別進一步解釋上述模型殘差的35%和39%。這些數據定量揭示了植物NAS效率隨土壤養分狀況的變化是驅動物種替代的關鍵因素。
????本研究的結果不僅為理解植被原生演替機制提供了新視角,深化了對植物-土壤系統協同演變規律的認識,而且為生態修復工程中物種優化配置和土壤養分管理提供科學依據。該研究由成都山地所與中國科學院西北生態環境資源研究院、四川大學、廈門大學、西澳大學、廣島大學等合作完成,得到國家自然科學基金和成都山地所自主部署項目的資助。相關成果以“Plant nutrient-acquisition strategies contribute to species replacement during primary succession”為題發表于國際期刊Journal of Ecology。
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植物養分捕獲策略驅動植被原生演替過程中物種替代的關鍵機制