New Phytologist | 储诚进教授团队最新研究揭示亚热带森林中独特且丰富叶片物候多样性及其背后驱动因素

研究背景

        植物叶片物候反映了植物生长发育过程中对其生存环境的敏感性响应，且在大地理空间尺度以及个体/物种尺度都展现出了显著的差异，特别是在生物多样性丰富的热带和亚热带森林生态系统。这种差异（物候多样性）体现了植物对环境复杂的适应策略，在塑造植物群落结构和影响生态系统功能与服务方面起着重要作用。然而，受制于传统观测的限制，目前科学界之于景观尺度叶片物候多样性的空间分布、关键驱动因素及其对生产力的影响尚不明晰。

        该研究聚焦于黑石顶50公顷森林大样地（全球ForestGEO网络的一部分），利用前沿的高时（近乎每天观测频率）、高空（3米）分辨率PlanetScope微小卫星 (CubeSats) 数据，解析了亚热带森林生态系统中叶片物候的多样性动态，并结合精细尺度的非生物（如地形和土壤）和生物（如物种多样性、功能多样性和群落加权平均功能性状（CWM））因素，借助结构方程模型（SEM），分析了这些因素之于叶片物候多样性及地上生物量的调控过程。

主要结果

        研究结果表明：1）独特且丰富的叶片物候多样性: 亚热带森林在景观尺度具有显著的叶片物候多样性（图1），且这种多样性随着观测空间尺度而变异。这一发现不仅更新了以往的认知, 而且证明了即便是亚热带“常绿阔叶林”也存在显著的物候差异。

        2）叶片物候多样性关键驱动因素：生物（物种多样性、功能多样性和群落加权平均功能性状）和非生物（地形、土壤）因素的共同调控叶片物候多样性，其累积解释量为43%（r2=0.43；图2），其中生物调控的直接影响主导，非生物因素多通过间接影响实现调控；

        3）叶片物候多样性对地上生物量的影响: 尽管地上生物量与叶片物候多样性之间存在显著关联（r=-0.24，P<0.05；原文附录图S9），但在SEM分析中考虑其他因素的交互作用后，这一关系并不显著（P>0.05；图2），而群落加权平均功能性状和物种多样性对地上生物量的影响更为重要。

        这些研究发现不仅揭示了独特的亚热带森林的叶片物候多样性，而且强调了环境-植物性状-叶片物候多样性-生态系统功能之间的复杂相互作用，有助于增进我们对叶片物候多样性潜在机制的理解，进而为亚热带地区的森林管理和保护策略提供了重要支撑。

论文信息

        研究成果近日以“Unraveling the Drivers and Impacts of Leaf Phenological Diversity in a Subtropical Forest: A Fine-Scale Analysis using PlanetScope CubeSats” 为题发表在《New Phytologist》上。我院储诚进教授团队王晶副教授为论文的第一作者兼共同通讯作者，储诚进教授和香港大学吴锦助理教授为共同通讯作者，我院李远智副教授和生科院李步杭高级工程师，香港理工大学Md Mizanur Rahman博士，中科院植物所严正兵研究员，香港大学宋广钦和赵颖怡博士生为本文的共同作者（全文链接： https://nph.onlinelibrary.wiley.com/share/QVAUQXM2YYINY87RRYYJ?target=10.1111/nph.19850）。该研究受到国家自然科学基金委（#32301350, #31925027, #31922090, #32271595）和深圳市高等院校稳定支持计划（#20220816162849005）等的资助。

（通讯员：王晶）