鼎湖山站长期野外增温平台2020年取得重要研究进展

作者:鼎湖山站  更新时间:2020-09-18

与气候变化紧密相关的温度上升可能会对林木功能产生重要影响。鼎湖山站开展了长达7年的野外增温实验(2012-2019将几种重要的本土树种(短序润楠、红枝蒲桃、木荷和鼠刺等)和土壤(分层)从海拔600米移位到30030米,于2020年取得了重要研究进展。

吴婷博士在站长刘菊秀研究员的指导下,探讨了温度升高对不同物种的叶片水力性状和经济学特性的影响(本研究呈现了近3年的实验结果)。结果表明:1)增温显著增加了短序润楠(300m)、红枝蒲桃、木荷和鼠刺(300m30m)的单位面积和单位质量的光合速率,主要与雨季气孔导度和气孔密度的增加有关,同时也促进了它们的快速生长。然而,短序润楠(30m)较低的气孔密度和单位面积光合速率则抑制了其生长。2)增温增加了短序润楠(300m)、红枝蒲桃、木荷和鼠刺(300m30m)的光合氮和光合磷利用效率,但由于叶片厚度的下降显著降低了这个4个树种的比叶重,表明这4个树种分配更多的资源用于上调光合而非结构性投资。3)通过该4个物种表型可塑性的变化,可预测这4个树种未来的命运:短序润楠在鼎湖山的分布将会逐渐上移;红枝蒲桃和鼠刺可通过调节气孔的大小和/或密度来适应温度的上升,以较少的水分散失固定更多的碳;木荷的气孔较大且气孔可塑性较低,未来更容易受到土壤水分亏缺的影响。同时这4个树种通过降低叶片厚度来增加散热。

研究结果以“Long-term effects of 7-year warming experiment in the field on leaf hydraulic and economic traits of subtropical tree species”为题发表在全球变化领域著名刊物Global Change BiologyIF2019=8.555;生态学7/168)。该研究得到了国家自然科学基金和广州市科技计划等项目的资助。论文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/gcb.15355

1(a) 实验样地介绍; (b) 增温可影响叶片水力特性和经济学特性机理

同时,2020年该野外增温平台还取得了以下研究成果:

1)已毕业博士生李义勇在刘菊秀研究员的指导下,分析了南亚热带山地常绿阔叶林4个常见树种对模拟增温的生理生态响应。研究发现:(1)增温处理下,木荷、红枝蒲桃和鼠刺的净光合速率和气孔导度增加,地上部分生长加快,而短序润楠未发生明显改变。(2)增温促进了非结构性碳水化合物在红枝蒲桃和短序润楠的叶、木荷和红枝蒲桃的茎、鼠刺的根的累积。(3)4个树种的气孔形态在增温下未发生明显变化。研究表明,虽然南亚热带地区气温相对较高,但增温仍然有利于部分树种的生长和生理表现,同时增温对不同树种的影响存在明显的种间差异。该结果将有助于理解和预测热带和亚热带森林生态系统在全球变化下的动态。

相关研究结果于2020年1月发表在国际传统期刊Annals of Forest Science(《森林科学期刊》)(IF2019=2.033)。该研究得到国家基金等项目资助。论文链接:https://link.springer.com/article/10.1007%2Fs13595-019-0910-3


2)已毕业博士生方熊在刘菊秀研究员的指导下,以山地常绿阔叶林土壤为研究对象,研究了模拟增温对土壤有机碳组分的影响及相关生物学机制。研究发现:土壤增温(~1.7 oC)使表层土壤总有机碳显著降低了21.1%,其中矿物结合碳显著降低了15.1%。增温改变了表层土壤微生物群落结构,降低了细菌相对丰度,但真菌的相对丰度增加了22%。同时,增温也显著增加了多酚氧化酶和过氧化物酶的活性。这项研究结果表明低纬度森林土壤有机碳对气候的响应也非常敏感,而增温可能促进真菌对矿物结合态有机碳的分解。

相关研究结果于2020年3月发表在土壤学主流期刊Soil Biology and Biochemistry上(IF2019=5.795)。该研究得到国家自然科学基金和广州市科技计划等项目的资助。论文题目:“Translocating subtropical forest soils to a warmer region alters microbial communities and increases the decomposition of mineral-associated organic carbon”。


3)吴婷博士在刘菊秀研究员的指导下,分析了6年持续增温对鼎湖山常见乡土树种养分生产力的影响。研究发现:1)增温条件下,木荷、红枝蒲桃和鼠刺减少了叶片和根系生物量,分配更多生物量于茎干。但短序润楠则相反,增温显著促进了根系生物量的增加; 2)增温显著增加了红枝蒲桃的氮生产力,但降低了短序润楠的氮、磷生产力。研究结果表明未来气候变暖下,由于生物量和养分生产力的下降,短序润楠将会具有较低的竞争力。

相关研究结果于2020年4月发表于林学学术期刊Forest Ecology and Management上(IF2019=3.17,林学6/67),论文题目:“Divergent effects of a 6-year warming experiment on the nutrient productivities of subtropical tree species”。

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