华南植物园揭示植物枝条支撑叶片面积的全球格局及其驱动因子

    植物枝条所能支撑的叶片面积（A_L/A_S）与森林生态系统的碳固存、群落组成以及服务功能密切相关。已有的研究表明，植物功能性状A_L/A_S是联结植物叶片经济学和植物水力学的重要纽带，在一定程度上对森林植物响应和适应全球气候变化起关键作用。然而，A_L/A_S的全球格局及其驱动因子尚不清楚。

    中国科学院华南植物园生态中心植物生理生态研究组的贺鹏程副研究员，通过测定大量的野外实地森林木本植物，并收集前人已发表文章的相关数据，建立了包含全球285个样地1137种木本植物（1612个观测值）的植物A_L/A_S数据库。研究发现，全球木本植物A_L/A_S的平均值为0.63m² cm^-2，其中热带雨林植物A_L/A_S最高，而沙漠植物的A_L/A_S最低；生长季的降水量解释了A_L/A_S变化的18%，土壤氮含量和有机碳含量越高，植物A_L/A_S越大，土壤pH则与A_L/A_S显著负相关，而表征植物竞争关系的植株密度解释了A_L/A_S变化的7%，研究中所包含的生物和非生物因子共同解释了植物A_L/A_S变化的45%。此外，研究还发现植物A_L/A_S与森林生态系统初级生产力显著正相关，暗示了随着全球降水格局的改变，如极端降雨事件增加、生长季的持续延长，植物A_L/A_S的变化将显著影响全球森林生态系统的生产力。

    综上，该研究揭示了生长季的降水、土壤pH以及植物木材密度对A_L/A_S变异的重要贡献，以及A_L/A_S的变化对森林生态系统生产力的影响机制，为深入理解植物叶片构建和水分利用策略的地理差异奠定了基础，从而有助于建立更加可靠的全球植被功能模型。相关研究结果已近期在线发表于国际主流刊物Plant,Cell & Environment（《植物、细胞与环境》）（IF_5-year=7.6）。该研究得到了国家自然科学基金（32371641；32371575）和广东省重点实验室项目（2023B1212060046）的资助，论文链接：http://doi.org/10.1111/pce.15169

图 . 不同降水条件下植物A_L/A_S变化的概念图。植物对水分选择的策略：耗水型植物选择生长在湿润地区，耐旱型植物则选择生长在干旱地区。生长在湿润地区的耗水型植物需要形成大的导管提高水分传输速率以维持高叶片蒸腾和固碳速率，而生长在干旱地区的耐旱型植物则选择小而密的导管减少水分消耗以增加水分运输的安全。表征植物竞争关系的植株密度也显著影响了植物的A_L/A_S。蓝色箭头和长柱部分分别表示水流量及导管大小。