馬靖然博士的研究成果發(fā)表在《Environmental and Experimental Botany》
闊葉紅松林是我國東北林區(qū)的地帶性頂級群落，具有復雜的群落結構和豐富的生物資源，也是東北地區(qū)重要的森林碳匯，對維持生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定和區(qū)域生態(tài)安全具有重要作用。然而，闊葉紅松林存在紅松幼苗天然更新障礙問題，一直是森林經營以及生態(tài)領域的難題。自上世紀50年代以來，經過諸多林學和生態(tài)學家的大量研究，太陽光被普遍認為是驅動紅松更新的關鍵因子。這是因為太陽光不僅為植物光合碳同化過程提供必要的能量輸入，更重要的是不同波段的光譜分區(qū)可以作為信號，調節(jié)植物的生長發(fā)育和形態(tài)建成。以往研究主要關注光強的影響，忽略了林下劇烈變化光譜的生物學影響，具體調控機制不清。冠層光譜組成如何調控紅松幼苗的功能性狀表達，以及對森林更新的驅動作用知之甚少。
基于此，中國科學院沈陽應用生態(tài)研究所森林生態(tài)系統(tǒng)管理團隊選擇闊葉紅松林典型代表性樹種紅松（Pinus koraiensis）和蒙古櫟（Quercus mongolica）作為主要研究對象，通過光譜控制實驗，研究其在不同光譜分區(qū)下形態(tài)發(fā)育、生長速度、光合特性等響應特征，以及典型功能性狀的可塑性變化。結果表明藍光有利于兩個樹種的幼苗生長發(fā)育；相反，UV-B輻射顯著抑制了紅松的生長速率，但促進了蒙古櫟的株高、總葉面積和生物量積累。在光譜響應程度方面，紅松在葉綠素和花青素等生理生化方面具有高可塑性，而蒙古松主要體現在形態(tài)特征方面（圖1）。以上結果表明兩個優(yōu)勢樹種具有顯著差異的光譜適應策略（圖2）：蒙古櫟作為闊葉落葉樹種，其幼苗階段傾向于通過調整植株形態(tài)來提高光截獲能力，而紅松作為常綠針葉樹種，主要依靠于光合生理生化過程來提高光利用效率。該研究為促進闊葉紅松林天然更新和提升生態(tài)系統(tǒng)功能提供了重要科學依據。
研究結果以“Contrasting light capture strategies between shade-tolerant and -intolerant tree seedlings responding to solar canopy spectral composition”?為題發(fā)表于Environmental and Experimental Botany。
論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.envexpbot.2024.105857
圖1?不同光譜下紅松和蒙古櫟幼苗功能性狀可塑性（RDPI）差異
圖2?紅松和蒙古櫟幼苗光適應策略
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