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在干旱加剧背景下，研究人员以河西走廊为对象开展 “基于叶性状网络分析探究干旱对植物叶功能性状影响” 的研究。结果发现干旱使植物性状协调性减弱、养分性状分离。该研究有助于理解植物适应干旱及群落功能变化过程。
随着全球气候变化，干旱问题愈发严峻。干旱地区在地球生态系统中占比很大，且其范围还在因气候变化不断扩张。干旱对植物的生长发育有着深远影响，它改变了植物的功能性状，进而影响生态系统的结构和功能。然而，目前仍有许多问题亟待解决。例如，很少有研究深入探究多个叶性状之间的相互作用如何导致植物在干旱梯度上形成不同的叶性状权衡策略；也不清楚随着干旱强度增加，植物性状是否会发生分离。这些知识空白限制了人们对植物适应干旱机制的理解，以及对生态系统功能变化的预测。
为了填补这些研究空白，兰州理工大学生命科学与工程学院等机构的研究人员开展了一项关于干旱对植物叶功能性状影响的研究。研究成果发表在《BMC Plant Biology》上。该研究意义重大，它为揭示植物适应干旱的过程以及群落功能变化机制提供了关键线索，有助于人们更好地理解干旱生态系统的动态变化，为干旱地区的生态保护和恢复提供科学依据。
研究人员采用了多种关键技术方法。首先，他们沿河西走廊降水梯度设置 15 个样地进行植被采样，测定 27 种优势物种的叶功能性状，包括叶鲜重、干重、相对含水量等。同时，测定土壤的有机碳、氮、磷等多种属性。其次，构建叶性状网络（LTN），计算网络参数以分析性状间关系。最后，运用结构方程模型（SEM）探究干旱、功能多样性对叶养分浓度的直接和间接影响。
研究结果
- 叶性状网络参数变化：干旱和极干旱地区的叶性状网络在直径、平均路径长度、平均聚类系数和模块性等参数上存在差异。极干旱地区直径、平均路径长度和模块性更大，平均聚类系数更低，表明该地区植物性状协同作用弱、资源利用率低。在不同区域，起关键连接作用的性状不同，且叶氮和磷含量在总区域和极干旱地区形成独立模块，显示出性状分离现象。
- 相关性分析结果：通过 CWM 分析发现，干旱与叶相对含水量（RWC）、叶磷含量（LPC）呈正相关，与叶氮含量（LNC）呈负相关。叶氮含量还与叶碳含量、叶相对含水量、叶磷含量等多个性状相关。多性状 FDis 与叶磷含量和植物高度呈正相关，单性状 FDis 与干旱无显著相关性。
- 结构方程模型结果：包含干旱、FDis、叶相对含水量等变量的模型拟合效果最佳，能解释叶氮含量 86% 的变异。干旱、叶碳含量和叶相对含水量对叶氮含量有直接负向影响；干旱直接增加叶相对含水量和叶磷含量；FDis 对叶磷含量有正向直接影响，对叶氮含量有正向间接影响；植物高度对叶碳和氮含量有不同影响。
研究结论与讨论
随着干旱加剧，叶肉质化程度成为植物应对干旱的关键性状，植物通过增加叶肉质化程度储存更多水分。总含水量和叶干物质含量在植物叶性状权衡策略中始终处于核心地位，它们的稳定对植物生长、生存和适应干旱至关重要，且二者存在耦合关系。
叶性状网络参数变化表明，干旱导致植物性状间协同作用减弱，功能模块间关系变弱但内部紧密，养分相关性状分离。这种变化是植物优化资源利用、提高耐旱性的适应性反应，但也可能影响干旱地区生态系统的养分循环和水分利用效率等功能。
Spearman 相关性分析和 SEM 结果进一步证实，CWM 在反映植物群落对干旱响应方面更重要，干旱是影响优势物种性状的重要驱动因素。干旱影响叶氮和磷含量的分离，多性状 FDis 能更好解释叶磷含量和高度的变化，这与快速生长的多年生物种功能相似且适应干旱的策略有关。
不过，叶性状网络研究也存在局限性。其低连接性不代表性状间无功能关联，土壤或地下过程的间接相互作用难以在网络分析中体现；多尺度生态系统动态和多胁迫下的性状关系也难以通过传统叶性状网络框架捕捉；而且该方法主要基于相关性而非因果关系，限制了对性状进化机制和生态过程的深入理解 。尽管如此，该研究仍为理解干旱生态系统中植物的适应策略和生态系统功能变化提供了重要依据，后续研究可在此基础上进一步拓展，弥补现有研究的不足。
