青藏高原芨芨草草地养分与种群性状的生物地理格局及生态级联效应

《BMC Plant Biology》：Biogeographical patterns and ecological cascades of soil nutrients, plant nutrients, and population traits of Neotrinia splendens grasslands in the Qinghai-Tibet Plateau

语 为揭示高寒草地植物养分适应策略与种群动态的关联机制，研究人员针对青藏高原北部83个芨芨草（Neotrinia splendens）样点，整合土壤理化性质、气候因子及植物养分与种群性状数据，发现沿经度梯度土壤有机质（SOM）、全氮（STN）、全磷（STP）、速效氮（SAN）、速效磷（SAP）及植物碳（C）、氮（N）、磷（P）浓度显著升高，而随纬度和海拔升高呈下降趋势；种群高度、盖度和密度与养分分布格局一致。气候因子（MAT、MAP）通过调控土壤速效养分间接驱动植物养分分配，进而影响种群性状。该研究深化了植物多维度环境适应机制认知，为高寒草地生态模型构建提供关键参数。

　　

在全球气候变化与人类活动双重压力下，高寒草地生态系统的稳定性面临严峻挑战。作为亚洲生态安全屏障的青藏高原，其草地植被对环境变化的响应尤为敏感。芨芨草（Neotrinia splendens）凭借卓越的营养适应性与广泛分布性，成为调控高原北部植物群落结构功能的关键物种。然而，长期以来，关于其养分分配策略与种群性状的地理分异规律及驱动机制仍不明确。为此，刘佳月团队在《BMC Plant Biology》发表研究，通过多尺度生态学分析，揭示了气候-土壤-植物-种群级联效应对芨芨草草地养分循环的调控路径。

研究团队在青藏高原北部设立83个芨芨草草地样点，系统采集植物地上部与土壤样本，结合地理坐标与气候数据（MAT、MAP），测定土壤有机质（SOM）、全氮（STN）、全磷（STP）、速效氮（SAN）、速效磷（SAP）及植物碳（C）、氮（N）、磷（P）浓度，同步记录种群高度、盖度与密度。采用线性回归与结构方程模型（SEM）解析多因子交互作用。

生物地理格局的梯度规律

沿经度梯度（96.8°E–101.7°E），土壤养分（SOM、STN、STP、SAN、SAP）与植物C、N、P浓度显著上升，种群高度、盖度、密度同步增加；而随纬度（34.8°N–37.6°N）与海拔（2534–4061 m）升高，上述指标均显著下降。植物化学计量比（C/N、C/P）随经度增加而降低，随纬度与海拔升高而上升，N/P比无显著地理趋势。

驱动路径的级联效应

结构方程模型表明，经度梯度通过提升MAT与MAP，直接促进土壤速效养分（SAN、SAP）积累，进而增加植物N、P浓度与C积累量，最终增强种群盖度与高度。纬度与海拔梯度则通过降低MAT与MAP，抑制土壤养分有效性，间接限制植物养分吸收与生长速率。MAP除通过土壤养分间接作用外，还直接调控种群性状。

结论与意义

本研究首次在物种水平证实芨芨草采用“高氮高磷”策略适应高寒环境，揭示了地理梯度下气候-土壤-植物-种群的生态级联机制。结果支持“生长速率假说”（Growth Rate Hypothesis），阐明植物养分化学计量通过调控生长速率影响种群性状。研究为高寒草地养分循环模型提供关键参数，并为差异化放牧管理（如东部适度放牧、西部严格保护）提供科学依据，助力青藏高原草地生态系统韧性提升。