喀斯特生境占到了全球陸地面積的10%-15%,在我國的西南地區具有大面積連片分布的喀斯特地貌。喀斯特生境的物種多樣性較高,特有種豐富。喀斯特也是一種脆弱的生境,受到破壞之后較難恢復。研究喀斯特植物的生理生態適應機制,可為喀斯特生境植物多樣性保護及破壞生境的生態恢復提供理論依據。中國科學院西雙版納熱帶植物園樹木年輪與環境演變研究組副研究員付培立與該園生理生態組以及廣西大學、西澳大利亞大學的科技人員合作,以綠石林(喀斯特森林)和溝谷雨林(非喀斯特森林)兩種森林類型中的40種植物為研究對象,比較了葉片氮、磷元素含量、解剖結構特征以及氣體交換能力及這些性狀之間關聯關系在兩種森林類型的差異。
研究發現,與非喀斯特森林植物相比,喀斯特森林植物具有較高的葉片磷含量、較厚的葉片上表皮和下表皮厚度、較高的葉片光合能力以及水分利用效率。在喀斯特森林中,落葉植物與常綠植物相比具有較高的氮、磷元素含量,并具有較強需光能力的葉片結構(較高的葉片柵欄組織/海綿組織厚度比),因此落葉植物可以在雨季具有獲得較強的光合碳積累能力。而在非喀斯特森林中,常綠植物和落葉植物的葉片功能性狀沒有顯著的差異。這可能是由于在非喀斯特森林中,相對較弱的水分脅迫以及相對較低的土壤磷含量沒有導致常綠植物和落葉植物葉片功能性狀的差異。研究還發現,葉片柵欄組織和海綿組織厚度比在喀斯特森林植物中與葉片氣孔導度呈正相關關系,與光合水分利用效率呈顯著負相關,而這種相關關系在非喀斯特森林中不顯著。該研究的結果暗示了喀斯特森林植物葉片具有較保守的水分利用策略,但通過較高的葉片磷含量,喀斯特植物在雨季具有較高的葉片光合碳同化能力。
該研究以The contrasting leaf functional traits between a karst forest and a nearby non-karst forest in south-west China 為題在線發表在植物學期刊Functional Plant Biology。