我組揭示功能性狀調(diào)節(jié)溫帶森林幼苗存活對氣象因素的響應(yīng)
幼苗階段是森林植物生活史最脆弱的時期，揭示幼苗動態(tài)及其影響因素對于理解森林發(fā)展規(guī)律、預測未來森林結(jié)構(gòu)與組成具有重要意義。負密度制約效應(yīng)（由于資源競爭、有害生物侵害(如病原微生物、食草動物捕食)，同種個體之間發(fā)生的相互損害行為）是驅(qū)動幼苗動態(tài)和種群數(shù)量的關(guān)鍵生物進程，對維持森林生物多樣性具有重要作用。一般認為，由資源競爭（如土壤水分、養(yǎng)分）引起的資源生態(tài)位分化弱于鄰域生物關(guān)系等導致的負密度制約效應(yīng)。然而，年際氣象差異（如溫度、降水）作為資源生態(tài)位分化的重要部分，由于調(diào)查時間短、數(shù)據(jù)有限等原因而長期受到忽視，導致對資源生態(tài)位分化作用的低估，限制我們對森林幼苗動態(tài)及生物多樣性維持機制的理解。此外，物種自身屬性也顯著影響幼苗動態(tài)及其對外界生物與非生物的響應(yīng)，但是以往研究多關(guān)注物種的分類屬性（如菌根類型、耐蔭性），探討物種連續(xù)屬性（如功能性狀）對幼苗動態(tài)影響的研究仍然較為匱乏。
鑒于此，我們利用長白山溫帶森林大樣地（面積25 ha）連續(xù)>15年的幼苗監(jiān)測數(shù)據(jù)，結(jié)合樣地大樹、土壤和地形、功能性狀以及溫度和降水等年際氣象數(shù)據(jù)，采用廣義線性混合及分層貝葉斯模型等分析年際氣象差異和負密度制約效應(yīng)等對溫帶森林幼苗存活的影響，進而揭示功能性狀在其中的調(diào)控作用。結(jié)果表明，在群落尺度上年際氣象差異的作用強于負密度制約效應(yīng)，表現(xiàn)出年際氣象差異對幼苗存活的主導作用。而且，年際氣象差異能顯著調(diào)節(jié)密度制約效應(yīng)的作用。例如，生長季紫外輻射和非生長季平均溫度加劇同種負密度制約效應(yīng)，而生長季有效積溫和非生長季降雪緩解同種負密度制約效應(yīng)。此外，功能性狀不僅能夠直接影響幼苗存活（采取資源獲取型策略的物種有著更高的存活能力），而且還能介導氣象因素和負密度制約效應(yīng)的作用。采取資源保守策略的幼苗有著更強的抗旱和抗寒能力，例如，比根長和比葉面積較小且葉干物質(zhì)含量較高的幼苗在干旱條件下有著更高的存活率；而較大的葉面積則進一步加劇了極低溫環(huán)境對存活的抑制作用。葉干物質(zhì)含量較高的幼苗受到的異種負密度制約效應(yīng)作用較弱，而比根長較大的幼苗受到的異種負密度制約效應(yīng)作用更強，表明資源保守型物種在幼苗階段可能具有更強的種間競爭能力。我們的研究揭示了年際氣象差異對溫帶森林幼苗存活具有主導效應(yīng)，強調(diào)了考慮年際氣象差異對于預測溫帶森林動態(tài)的重要性，闡明了功能性狀在其中發(fā)揮的關(guān)鍵直接和間接作用，不僅加深了對溫帶森林物種共存和生物多樣性維持機制的理解，也為預測該區(qū)未來森林動態(tài)變化提供了科學依據(jù)。
以上研究成果分別以“Interannual climate variability has predominant effects on seedling survival in a temperate forest ”和“Functional traits mediate seedling survival response to climate in a temperate forest ”為題發(fā)表在Ecology（2022）和Fundamental Research（2023）雜志上。我組特別研究助理徐智超為文章第一作者，王緒高研究員為通訊作者。系列研究得到了國家自然科學基金和科技部重點研發(fā)項目等資助。
文章鏈接1：https://esajournals.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/ecy.3643
文章鏈接2：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S266732582300359X
圖1 功能性狀對幼苗存活的直接和間接（介導負密度制約效應(yīng)和年際氣象差異）作用
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