青藏高原灌叢葉片碳氮磷化學計量學獲進展
青藏高原灌叢生態系統主要分布在高原東南部，其種類豐富並能適應低溫和乾旱等極端氣候環境，研究該區域灌叢化學計量學有助於增進人們對全球氣候變化背景下灌叢生長響應特徵的認識。然而，前人對於植物化學計量學的研究主要集中於森林與草地生態系統，不同類型灌叢碳氮磷化學計量學的基礎數據相當匱乏。此外，少數針對小尺度海拔範圍森林化學計量學的研究結果顯示，喬木葉片氮磷含量隨海拔的變化趨勢呈現出升高、降低或隨機分布等不一致的結論，因此亟需加強對大範圍海拔梯度植物葉片碳氮磷垂直分布規律的全面分析。
中國科學院成都生物研究所生態中心劉慶課題組收集了青藏高原125個樣地48種灌叢植物（海拔523~4685米），將灌叢分為高山、亞高山、山地、河谷、闊葉落葉、常綠落葉、常綠針葉等不同類型，同時測定葉片碳氮磷含量。研究發現，灌叢葉片C、N、P含量分布範圍分別是358.2~539.8、9.7~39.4 和0.69~3.43 mg g?1，葉片C與C:N值相比其它區域森林草地以及全球平均水平要高7.3%~47.5%，葉片N與N:P值低10.2–75.8%，葉片P含量相當。灌叢葉片C隨海拔升高、溫度降低而逐漸升高，印證了植物生理適應假說，即高山/常綠針葉灌叢通過增加葉片內非結構性C含量以平衡滲透壓並抵禦低溫脅迫。灌叢葉片N和P最大值出現於海拔1500米附近的乾旱河谷，該區域分布的落葉闊葉灌叢凋落物分解速率更高且根系對土壤養分的吸收能力更強。葉片N:P比值隨海拔升高而降低，說明高海拔灌叢生長更易受N限制。
圖1 青藏高原灌叢葉片碳氮磷含量的垂直分布圖
此外，該研究首次發現乾旱指數與葉片N和P含量呈顯著正相關，而年平均降雨量對其並無顯著影響；不同灌叢類型葉片元素含量對氣候與土壤養分的響應特徵存在巨大差異；各灌叢類型環境適應機制和養分獲取策略的異質性對CNP化學計量學垂直分異的貢獻程度最大，而氣候因子（降雨、溫度和乾旱指數）主要通過對灌叢分布和土壤養分的交互作用來間接調控葉片CNP化學計量學。在未來氣候變化背景下，升溫和乾旱介導的灌叢類型分布區域的改變很可能影響灌叢養分積累及其生態系統功能。
圖2 氣候、土壤和灌叢類型對葉片碳氮磷化學計量學影響的一般線性模型分析
該研究以Shrub type dominates the vertical distribution of leaf C:N:P stoichiometry across an extensive altitudinal gradient為題發表於Biogeosciences學術期刊上，課題組成員趙文強為第一作者，研究員劉慶和尹華軍為通訊作者。該研究獲得國家重點研發計劃、國家自然科學基金、中科院「西部青年學者」等項目的資助。
