荒漠蘚類植物群體斑塊效應研究取得進展

最新 08-03

植被斑塊現象廣泛存在於森林、濕地、草原、荒漠等生態系統中，斑塊大小能顯著影響斑塊內植物物種多樣性、豐富度、個體生長以及群落穩定性。新疆古爾班通古特沙漠是亞洲中部典型的溫帶荒漠，地表廣泛發育著包括蘚類植物、地衣和藻類等隱花植物類群形成的生物土壤結皮，在維持荒漠地表穩定性、調節水分和養分循環過程以及物種間相互作用等方面發揮著重要的生態功能。該沙漠分布的蘚類植物多以斑塊狀分布於沙漠地表，鮮見大面積連片分布。其中，齒肋赤蘚(Syntrichia caninervisMitt.)為分布範圍最廣的優勢蘚類植物。荒漠蘚類植物能夠適應乾燥、高溫和強光等不利環境，與其特殊的細胞結構、植株形態和生理功能息息相關。以往的研究多從個體形態、生理和分子水平探討荒漠蘚類植物的適應性，往往忽略了群體聚集式生長方式是否有助於提高植物抗逆性研究。

中國科學院新疆生態與地理研究所研究員張元明帶領團隊在解析了荒漠蘚類植物葉片結構、光合特徵、水分生理特徵的基礎上，進一步開展了齒肋赤蘚群體尺度的環境適應性研究。通過測定不同微生境下荒漠蘚類植物齒肋赤蘚斑塊地上部分（莖葉）與地下部分（假根）生態化學計量特徵，探究荒漠蘚類植物群體斑塊面積效應對荒漠蘚類植物生態化學計量特徵的影響，為揭示荒漠蘚類植物逆境適應機制提供了新的證據。

研究結果表明，荒漠蘚類植物化學計量特徵具有顯著的斑塊面積效應，隨著齒肋赤蘚斑塊面積增大，齒肋赤蘚地上部分（莖葉）N和地下部分（假根）C、N和P含量顯著增加，齒肋赤蘚斑塊面積增加顯著影響齒肋赤蘚斑塊內C、N、P循環，隨齒肋赤蘚斑塊面積的增加有利於其生長，有助於其斑塊內養分的循環，而灌叢下齒肋赤蘚斑塊化學計量特徵隨齒肋赤蘚斑塊面積增加無顯著變化，與研究團隊前期研究結果相似，發現灌叢為齒肋赤蘚的生長提供有利的環境，主要包括，為齒肋赤蘚生長提供遮蔭環境，具有肥島效應、有利於土壤養分循環等；齒肋赤蘚植物地上部分（莖葉）C、N、P含量顯著高於齒肋赤蘚地下部分（假根）C、N、P含量，為齒肋赤蘚植物地上部分（莖葉）為主要的功能部位包括養分吸收、光合和生理等，地下部分（假根）固著作用提供了新證據。

該項研究將景觀生態學植被斑塊的理念和方法引入蘚類植物微小斑塊的研究，從生態化學計量的角度，揭示了群體聚集式生長有助於增強荒漠蘚類植物對嚴酷環境的適應。相關研究成果以Moss patch size and microhabitats influence stoichiometry of moss crusts in a temperate desert, Central Asia為題發表於Plant and Soil上。