新疆生地所在骆驼刺叶片形状与环境的相互关系研究中获进展

　　叶片功能性状与植物的生长和对环境胁迫的适应密切相关，因而在生态学研究中备受关注。干旱区植物如何在水分、养分亏缺的条件下维持养分经济是理解其生态适应策略的重要方面。叶、茎、根之间碳、氮、磷的化学计量特征反映了植物为获取资源所进行的权衡及其生长策略。骆驼刺广泛分布于我国西北干旱区，对维持干旱区生态系统平衡具有重要作用。研究骆驼刺各个器官间C:N、C:P、N:P的关系，及其对环境因子的响应策略是了解其生态适应性的重要手段。

　　基于此，中国科学院新疆生态与地理研究所荒漠与绿洲生态国家重点实验室曾凡江研究员团队，系统地研究了我国西北干旱区大面积尺度下，骆驼刺叶、刺、茎、根中的C、N、P、C:N、C:P、N:P，探讨其相互关系及其对1 m深土壤养分和水分的响应机制。

　　研究结果表明：N浓度顺序为叶片>刺>茎>根，叶片、刺和茎中P浓度相近，且高于根。叶和茎的C:N与根系C:N呈极显著正相关；各器官C:N与60cm以上土壤碱解氮（SAN）具有显著相关性。除SAN外，土壤有效磷（SAP）和土壤有机碳（SOC）也影响根系C:N。地上器官C:P和N:P与根系无显著相关性。叶和刺的C:P和N:P与土壤养分无显著关系，而根系C:P受各土层SAN和SOC的影响。0~20cm和60~80cm土层不同深度土壤养分对根系N:P也有显著影响。结果表明，根系对土壤养分的敏感性显著高于地上部分。

　　本研究结果强调，在研究生态化学计量特征对环境因子的响应中，地下器官可能比地上器官更具有指示作用。相关成果以“Stoichiometry of C:N:P in the Roots of Alhagi sparsifolia is More Sensitive to Soil Nutrients than Aboveground Organs”为题，发表在Frontiers in Plant Science，论文链接：https://doi.org/10.3389/fpls.2021.698961

　　此外，科研人员还系统地研究了我国西北干旱区大面积尺度下，骆驼刺叶经济性状与水力性状之间的关系，探讨了经济性状与水力性状对环境因子的响应机制。结果表明，叶片表面气孔密度（SD）与叶组织密度（TD）和最大气孔导度（g_wmax）密切相关。近轴面气孔密度（SD_aba）与叶脉密度（VD）呈显著正相关，与叶片厚度（LT）和远轴面气孔长度（SL_ada）呈显著负相关。基于质量的氮浓度（N_mass）与比叶重（LMA）、LT和VD呈显著负相关，而基于面积的氮浓度（N_area）与LMA呈显著正相关。年均降水（MAP）对LT和SL的变化贡献最大。土壤盐分对TD、SD和g_wmax的贡献最大。土壤养分对LMA和VD影响最大。年均温对N_mass和N_area的贡献最大。综上所述，叶片的经济与水分性状耦合是其适应干旱区恶劣环境的一种经济有效的策略。相关成果以“Coupling Relationship of Leaf Economic and Hydraulic Traits of Alhagi sparsifolia Shap. in a Hyper-Arid Desert Ecosystem”为题，发表在Plants上，论文链接：https://doi.org/10.3390/plants10091867

　　上述研究得到国家基金委-新疆联合基金、国家自然科学基金、新疆维吾尔自治区自然科学基金、中国科学院西部青年学者基金等项目资助。

图1 本研究中骆驼刺的采样点分布图及年均降水量梯度

图2 骆驼刺各器官间生态化学计量特征的关系

图3 骆驼刺叶经济性状与水力性状间的耦合关系