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并非全是甜味和清淡:树干中的非结构性碳水化合物储存能力与叶子脱钩,但与根的经济性无关
Functional Ecology ( IF 4.6 ) Pub Date : 2023-12-25 , DOI: 10.1111/1365-2435.14492
Guangqi Zhang 1, 2 , Zhun Mao 1 , Pascale Maillard 2 , Loïc Brancheriau 3, 4 , Bastien Gérard 2 , Julien Engel 1 , Claire Fortunel 1 , Patrick Heuret 1 , Jean‐Luc Maeght 1 , Jordi Martínez‐Vilalta 5, 6 , Alexia Stokes 1
Affiliation  

1 简介

通过对生长、繁殖和生存的影响间接影响树木健康的功能性状被广泛研究,以了解植物生态策略(Díaz 等,  2016;Violle 等,  2007)。特质模式已经使用各种概念进行了描述,“经济学谱”目前是描述特质如何与资源经济学相关的最流行的模型之一(Chave 等人,  2009;Reich,  2014;Wright 等人,  2004) 。例如,叶子经济学谱描述了叶子水平的资源利用权衡,根据叶子养分浓度、单位面积叶子质量(LMA)和叶子寿命来反对具有获取性或保守性叶子性状的物种(Onoda等,  2017; Osnas 等人,  2013 年;Wright 等人,  2004 年)。

与叶子经济学谱类似,一些研究报告了不同组织的资源经济学权衡,例如木材(Chave 等人,  2009 年;Fortunel 等人,  2012 年)和根(Carmona 等人,  2021 年;Prieto 等人) al.,  2015 ; Roumet et al.,  2016)组织,以及整个树级别(de la Riva et al.,  2016 ; Díaz et al.,  2016 ; Freschet et al.,  2010)。一些研究表明,叶、茎和根的特性是协调的,从而为探索全树水平资源获取和保护之间的权衡提供了有用的框架(Reich,2014  。然而,对热带物种的其他研究表明,不同器官之间的性状变异可能是解耦的,这表明一致的全树经济谱很难识别,或者至少涉及几个功能轴(Baraloto 等,2010;  Fortunel)等人,  2012)。这些研究表明,经济谱模型在整个树层面和跨气候条件下并不普遍存在。然而,所考虑的空间尺度的差异可能会导致特质关系主题研究之间的差异(Escudero & Valladares,  2016)。因此,有必要进一步了解整棵树层面是否存在经济谱,特别是在广泛的物种和气候范围内,并涵盖与养分和水利用相关的更广泛的功能。

非结构碳水化合物(NSC)是树木代谢过程的主要底物和关键能源,在生长、渗透调节、防御和生存等多种功能中发挥着至关重要的作用(Hartmann & Trumbore,2016;Kozlowski,1992  Sala )等,  2012)。光合作用产生的 NSC 可以快速用于即时功能或存储用于储备和防御(Klein & Hoch,  2015;Weber 等,  2019),这表明碳需求和供应之间存在基于分配的权衡。因此,叶、茎、根中NSC的含量和分配模式被认为是碳源汇平衡的指标(Martínez-Vilalta et al.,  2016 )。例如,具有较低LMA的物种往往具有更大的光捕获潜力和净光合速​​率,这可能导致光合产物增加,然后光合产物作为可溶性糖(SS)运输以促进植物快速生长(Li等,  2016;赖特等人,  2002)。此外,具有坚韧叶子和高 LMA 的树种通常在储备和防御方面有更多的碳投资,使得个体在碳需求大于供应时(例如在严重干旱胁迫下)能够坚持下去(Anderegg & Anderegg,2013;Poorter &  Kitajima,  2007))。然而,很少有研究直接检验树木的 NSC 与经济谱之间的关系,并且不同器官中的 NSC 是否与定义生态策略的经济性状(例如 LMA、氮含量和木材密度)相协调,仍然知之甚少。由于NSC在不同的树体器官中发挥不同的作用(Hartmann & Trumbore,  2016 ),叶和木本器官中的NSC在资源分配策略中可能表现出不同的维度特征。

我们通过测量来自温带、地中海和热带森林的 60-90 种被子植物树种的叶、茎和粗根特征套件,探索功能性状的协调。具体来说,我们试图检验以下假设:(H1)作为光合作用的产物,NSC可能与经济策略相协调,但由于NSC在不同器官中发挥的作用,我们假设叶片NSC含量将与经济策略相协调。与叶经济性状相协调,而茎和根 NSC 含量将独立于这些器官中的获取和保守资源策略。(H2) 叶子和木材之间的功能差异可能导致叶子与茎和粗根水平的独立功能权衡。然而,考虑到木本植物茎和根系统之间木质部组织的解剖连续性,我们假设叶、茎和粗根性状不会沿着整棵树的经济学谱整合,而是粗根结构性状,例如木材密度和粗根性状。解剖特征将与茎结构特征相协调。





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更新日期:2023-12-25
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