叶片解剖性状对凋落物分解速率的预测作用：安第斯热带山地森林演替梯度中的新证据

本研究通过分析安第斯热带山地森林演替梯度中63种植物的叶片解剖性状与凋落物分解速率的关系，揭示了"硬性状"（如角质层厚度、维管束大小、栅栏/海绵组织比例）对碳循环的关键调控作用。研究人员采用原位凋落袋实验和群落加权均值分析，发现保护性结构（角质层、维管束）抑制分解，而光合组织（栅栏组织）促进分解，且功能多样性动态抵消了演替对分解速率的影响，为理解热带山地森林碳周转提供了新的解剖学视角。

　　

在热带山地生态系统中，凋落物分解是碳循环的核心环节，但传统研究多关注叶片"软性状"（如比叶面积SLA、氮含量LNC），而忽视了解剖结构的直接影响。安第斯热带森林作为全球碳汇热点，正面临农业扩张和城市化导致的剧烈景观破碎化，其再生过程中凋落物分解的调控机制尚不明确。哥伦比亚的研究团队通过整合叶片解剖学与生态系统生态学，首次系统评估了"硬性状"对分解速率的预测能力，为理解碳周转的生物学驱动提供了新框架。

研究团队在波哥大周边海拔2685-3140米的14个固定样地（7个次生林和7个成熟林）开展实验。采用互移植凋落袋法，对15个优势树种的2520个凋落袋进行18个月动态监测，结合63个物种的叶片解剖性状测量（包括角质层、表皮、叶肉组织厚度及细胞形态），通过群落加权均值（CWM）和功能多样性指数分析演替梯度上的分解规律。

叶片解剖与物种分解速率的关系
研究发现角质层厚度（AdCT、AbCT）与分解速率呈显著负相关（rho=-0.75），因其富含抗降解的角质和蜡质。维管束直径（VBD）和面积（VBA）也抑制分解（rho=-0.68），与木质素沉积相关。相反，栅栏组织占比（%PMT）及其与海绵组织的比例（PMT/SMT）促进分解（rho=0.70），因其富含氮素和易降解蛋白。

群落水平的解剖调控机制
群落加权分析显示，保护性结构（角质层、维管束）的CWM值与分解速率负相关（R²=0.72），而栅栏组织细胞长宽比（As PMc）呈正相关。圆柱形栅栏细胞通过优化光合效率增加氮分配，而海绵组织圆形细胞（As SMc）通过增强气体交换间接促进分解。

演替梯度中的功能多样性动态
尽管成熟林功能丰富度（FRic）更高，但次生林功能均匀度（FEve）更优，两者抵消导致分解速率无显著差异（P=0.761）。这表明次生林通过性状互补加速分解，而成熟林依赖少数优势种的保守策略维持碳储存。

该研究首次证实叶片解剖性状可独立预测分解速率，完善了叶片经济谱（LES）理论。发现栅栏/海绵组织比例（PMT/SMT）是分解速率的最佳预测指标（R²=0.73），为碳循环模型提供了可量化参数。演替过程中功能多样性组分的拮抗效应，解释了安第斯森林再生时碳周转速率的稳定性，对评估热带山地森林碳汇功能具有重要意义。研究强调将解剖性状纳入生态系统模型，可提升对全球变化下碳循环响应的预测精度。