植物功能属性不但影响植物个体的适合度(响应属性Response traits),而且影响生态系统的功能(效应属性Effect traits)。相比地上功能属性,地下功能属性研究相对滞后,但地下功能属性在响应环境变化中的重要作用不可忽视(响应)。群落物种组成、生态系统物质循环、生态系统抗侵蚀性等生态系统功能也受到包括粗根、细根、根状茎、鳞茎和块茎在内的地下器官及其功能属性的影响(效应)。
图1 基于属性的响应和效应框架(Laughlin, 2014)
鉴于当前对地下功能属性如何影响生态系统功能的认识主要基于对少数物种或过程的研究,缺乏生态系统水平的系统性研究,捷克科学院植物研究所的Klimesová等(2023)聚焦温带草地生态系统地下功能属性和生态系统功能沿干旱梯度的变化规律,基于文献调研,挖掘了与干旱梯度上植被突变相关的地下器官效应属性。研究发现,干旱化早期,植物地下功能属性变得更加保守,产生少量的地下凋落物,导致养分循环速率变慢;随着干旱加剧,季节性更新对地下芽库的依赖较小,对种子的依赖增加,导致生产力的年际变异增大;根状茎植物逐步从群落中退出,深根植物在群落中变得越来越重要,导致土壤资源利用格局发生改变,且土壤变得更易受到侵蚀;在极端干旱条件下,除多年生鳞茎植物外,多年生植物将从植物群落中退出,群落变成由只产生少量凋落物和能够利用短暂降水的一年生植物主导,生态系统崩溃。研究结果表明,地下功能属性有助于认识环境变化下生态系统功能的转变机制。
最近,该项研究结果以“Belowground plant traits and their ecosystem functions along aridity gradients in grasslands”为题发表于Plant and Soil。
图2 草地生态系统物种组成和盖度在干旱梯度上发生突变
图3 北美大草原(A)和内蒙古草原(B、C)芽库密度(A、B)和不同地下芽在干旱梯度上的相对表现(C)
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