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青海省寒区恢复生态学重点实验室揭示了高寒草甸典型植物光合特征在高温和干旱及其组合胁迫下的响应规律

2021-08-23  科技处

  以温度升高为主要特征的全球气候变化对陆地生态系统结构和功能已经产生了深刻的影响。高海拔地区是响应全球气候变化最敏感的区域之一,高寒草甸作为青藏高原主体的典型植被类型,生态系统极为敏感和脆弱,对干旱和高温等环境因素的改变响应高度敏感。然而,在物种水平上高寒草甸植物的光合特征对干旱和热胁迫的生理响应及种间差异尚不清楚。青海省寒区恢复生态学重点实验室通过种苗采集和室内培养试验,探究了高寒草甸群落结构中矮生嵩草(Kobresia humilis)、黄花棘豆(Oxytropis ochrocephala)、冷地早熟禾(Poa annua)和美丽风毛菊(Saussurea pulchra)4种典型植物在高温和干旱以及组合胁迫不同梯度下的响应规律。

  结果表明,干旱和热胁迫一般会抑制高寒草甸植物的生理特性指标。单一因素对叶片含水量的影响大于多因子组合,而光合指标对多因子组合比单因子更敏感。此外,4种高寒草甸植物对土壤水分的响应比温度更敏感。同时,我们发现矮生嵩草和冷地早熟禾净光合速率和蒸腾速率对胁迫的响应模式与黄花棘豆和美丽风毛菊有相似的响应规律。整体来看,矮生嵩草和冷地早熟禾对环境胁迫的适应能力和抗逆性均低于黄花棘豆和美丽风毛菊。该文章从植物生理学角度,研究了高寒草甸植物光合特征耐高温、耐旱机制与胁迫梯度的关系。研究结果有助于理解植物功能群对排除种间竞争的响应模式,并为识别胁迫响应的决定性因素提供了实验数据和理论依据。

   

  图1. 干旱、高温及其组合胁迫对矮生嵩草(Kobresia humilis)、黄花棘豆(Oxytropis ochrocephala)、冷地早熟禾(Poa annua)和美丽风毛菊(Saussurea pulchra)净光合速率和蒸腾速率的影响

  

  图2 植被特征(实线)与环境因子(虚线)的冗余分析排序图

  该研究结果于2021年8月5日以Effects of drought and heat on the productivity and photosynthetic characteristics of alpine meadow plants on the Qinghai-Tibetan Plateau为题在线发表于Journal of Mountain Science期刊上。青海省寒区恢复生态学重点实验室马丽助理研究员为第一作者,周华坤研究员为通讯作者。

  该研究得到了国家自然科学基金(31672475)、青海省自然基金(2018-ZJ-908),国家重点研发计划(2016YFC0501901)和青藏高原第二次综合科学考察项目(2019QZKK0302)的共同资助。

  论文链接:https://doi.org/10.1007/s11629-020-6561-x