兰州大学研究团队在青藏高原高寒植物物候研究中取得系列进展

（来源：中国环境网）

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植物物候对气候变化极其敏感，物候变化会进一步影响物种的种内和种间关系，并最终决定了植物的生长和繁殖。此外，气候变暖、降水格局改变，以及人类活动导致的氮沉降（N）预计将对全球生物多样性构成威胁。已有研究表明，物种多样性在气候变化条件下发生了显著的改变，这一现象可能与植物物候响应及其繁殖后果有关。然而，气候变化条件下植物物候的响应在植物的繁殖输出和成功中的调节作用长期被忽视，这限制了我们全面认识气候变化下物种多样性的维持机制。

近期，兰州大学生态学院、草种创新与草地农业生态系统全国重点实验室马妙君教授团队依托于“甘肃甘南草原生态系统国家野外科学观测研究站”建立的长期气候变化平台，通过连续植物物候事件的周期性观测，以及植物繁殖相关指标的连续监测，系统揭示了气候变化下高寒植物物候响应及其对植物生长和繁殖的影响，并在国际主流植物学和生态学期刊《New Phytologist》和《Journal of Ecology》上分别发表了两项研究结果。

以“Phenological shifts compensated reproductive success due to nitrogen enrichment in an alpine meadow”为题发表于《New Phytologist》的研究中,发现氮富集显著地改变了高寒草甸植物群落的物种组成，降低了植物的物种多样性和优势度，推迟了植物的蕾期、花期和果期的开始时间，以及植物的开花峰值时间，而植物的花期和果期结束时间则保持稳定。此外，氮富集还降低了植物的开花异步性（图1）。氮富集通过直接作用降低了高寒植物的花和果实的数量，但通过推迟植物的开花峰值时间以及果期开始时间进而促进了植物的坐果率，从而能够部分补偿高寒植物在氮富集下的繁殖损失（图2）。

图1. 氮富集对植物群落物种组成、植物物候以及开花异步性的影响。a.植物群落物种组成；b.物种丰富度；c.物种优势度；d.植物繁殖物候（FFBD，现蕾开始日期；FFD，花期开始日期；PFD，开花峰值日期；LFD，花期结束日期；FFSD，果期开始日期；LFSD，果期结束日期）；e.物种开花异步性。

图2.氮富集和降雨变化对高寒植物繁殖表现（花果数量及其坐果率）的影响路径。FFBD，蕾期开始日期；FFD，花期开始日期；PFD，开花峰值日期；LFD，花期结束日期；FFSD，果期开始日期；LFSD，果期结束日期。

以“Asynchronous phenological responses to warming affect biomass production contrastingly in flowering functional groups”为题发表于《Journal of Ecology》的研究中, 发现增温对不同开花功能群的植物物候（早春开花植物和仲夏开花植物），以及植物不同生长阶段生长速率的影响均存在显著差异。具体而言, 增温促进了早开花植物生长早期的生长速率，但抑制了生长后期的生长速率,而增温促进了晚开花植物的营养期，以及整个繁殖阶段植物的生长速率（图3）。最终表现为增温没有显著影响早开花植物的最大植株高度，但增加了晚开花植物的最大植株高度以及地上生物量生产力（图4）。

图3. 两种开花功能群植物不同物候期所对应的植株株高以及生长速率对增温和降雨变化的响应（早春开花植物：ESF；仲夏开花植物：MSF）。FFD，开花开始日期；FFSD，果期开始日期；FFRD，果实成熟日期；LTFI，花叶间隔期长度；FD，花期长度；FTFI，花果间隔期长度。

图4. 增温和降雨变化条件下不同开花功能群植物物候变化及其对植物生长以及生物量生产力效应的概念图。

以上两项研究揭示了氮富集、气候变暖以及降水变化如何直接和间接（通过植物物候时间的变化）地影响高寒植物的生长以及繁殖输出和成功。研究表明气候变化对高寒植物物候的影响还将会进一步影响植物的生长和生物量生产力,以及植物的繁殖表现。此外,不同功能群植物物种组成的变化也会影响到群落水平植物繁殖表现对气候变化的响应。以上研究结果对未来开展青藏高原等地区高寒生态系统植物物候及相关研究,如外来物种的入侵,群落中多物种的共存，以及生物多样性管理等提供了科学支撑,也为全球变化下物种多样性受到的威胁提供了新的研究视角。

兰州大学生态学院2022级博士生张天武为以上两篇论文的第一作者，马妙君教授均为通讯作者，研究团队黄莉、陈亚丫、杨向荣、张辉、郭增鹏、何青玲和已毕业硕士孙胤光等为该论文共同作者。该研究工作获得国家自然科学基金项目（32171681，31922062），以及中央高校基本科研业务费专项资金（lzujbky-2024-oy07）项目的支持。