在全球气候变化背景下，热带森林树种将遭遇降水格局变化的挑战，包括雨季的推迟和极端降雨事件，这不仅对土壤水分和养分循环产生影响，还将改变植物的水分和养分的吸收和利用策略。热带地区普遍存在的高风化土壤导致磷素匮乏，而降水格局的变化可能进一步加剧这一问题。在这种双重压力之下，植物的水分和养分响应机制亟需关注。
中国科学院华南植物园植被与景观生态学研究组依托小良热带海岸生态系统研究站的热带次生林“降水格局变化”试验平台，以四种优势树种竹节树（Carallia brachiata）、丛花山矾（Symplocos poilanei）、鹅掌柴（Schefflera heptaphylla）以及楝叶吴萸（Tetradium glabrifolium）为研究对象，探究了这些树种的水分吸收来源，分析了土壤和叶片磷组分在季节性降水处理下的变化，揭示了优势树种在降水格局变化处理下的水分和养分的响应机制。
研究结果显示，在雨季推迟的情况下，树木明显增加了对地下水的利用；而在雨季增雨的情况下，树木则主要从40-60cm深度的土层吸收水分，减少了对0-40cm浅层土壤水分的吸收。此外，土壤磷组分对降水格局变化的响应比土壤总磷含量更为敏感。雨季推迟处理显著降低了土壤中可利用磷的含量，而雨季增雨处理则提升了土壤pH值和NH4+-N含量。降水格局变化通过影响土壤理化性质和磷组分含量，间接影响了叶片磷组分的重新分配以及光合作用中氮、磷养分的利用效率，这些变化最终影响了植物的光合速率。此外，不同的优势树种展现出各自应对环境水分可利用性变化的适应策略。
相关研究成果已近期发表在国际学术期刊Agricultural and Forest Meteorology（《农业与森林气象学》）和Plant and Soil（《植物与土壤》）上。华南植物园何小芳博士为论文第一作者，王俊研究员等为通讯作者。上述研究得到国家自然科学基金等项目的资助。
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.agrformet.2024.110138
https://doi.org/10.1007/s11104-024-06774-9
图1.小良站降水格局变化试验平台布局及采样时间
图2.降水格局变化对优势树种水分吸收及其生理特征的影响
图3.降水格局变化对土壤和叶片磷组分动态及其特征的影响
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