加拿大四种广布泥炭地植物的种内性状变异及其对碳氮循环的驱动机制

本研究针对泥炭地生态系统功能预测中种内性状变异(ITV)数据不足的问题，通过分析加拿大17个样点的两种维管植物(Carex aquatilis和Rhododendron groenlandicum)和两种泥炭藓(Sphagnum fuscum和S. magellanicum complex)的关键功能性状，揭示了气候、地理和水汽压差(VPD)对叶片大小(LS)、比叶面积(SLA)、叶干物质含量(LDMC)等性状的差异化调控规律，为理解气候变化下泥炭地碳储存机制提供了新视角。

　　

【研究背景】
泥炭地作为全球重要的碳汇，其植物功能性状直接调控着生态系统碳交换过程。传统研究多关注物种间性状差异，而忽视了种内性状变异(ITV)对生态系统功能的潜在影响。特别是在气候变化背景下，理解广布植物种内性状的变异范围及其驱动因素，对预测泥炭地碳循环响应至关重要。目前针对苔藓植物ITV的研究尤为缺乏，而这类植物恰恰是泥炭地碳积累的关键驱动者。

加拿大滑铁卢大学等机构的研究团队选取了两种典型维管植物(具有不同生态策略的草本C. aquatilis和木本R. groenlandicum)和两种优势泥炭藓(S. fuscum和S. magellanicum complex)，在横跨阿尔伯塔至魁北克的17个样点开展了系统研究。论文发表在《Flora》上，首次揭示了这些关键物种ITV的地理格局及其对碳氮循环的潜在影响。

【研究方法】
研究团队在2019年8月采用标准化采样方案：对维管植物测量株高(H)、叶片形态(LS、SLA、LDMC、L_th)；对泥炭藓测定分枝密度(FD)、茎干重(M_stem)和顶冠重(M_cap)。通过多因素方差分析比较物种间和生境间差异，并利用方差分解解析气候(MAT、MAP)、地理(经纬度)和水汽压差(VPD)对性状变异的贡献率。

【研究结果】

1. 性状变异程度
   维管植物中，C. aquatilis表现出更高的SLA变异(26% CV)，而R. groenlandicum的株高变异更显著(54% CV)。泥炭藓的M_cap变异在S. magellanicum complex中达42% CV，显著高于S. fuscum(39% CV)。

2. 生境差异影响
   S. fuscum在沼泽中的FD(8.7 cm^-1)显著高于fen生境，反映其保守的水分保持策略。C. aquatilis的SLA在沼泽(12.3 mm² mg^-1)显著高于fen(9.8 mm² mg^-1)。

3. 环境驱动因素
   气候和地理共同解释了C. aquatilis叶片大小62.9%的变异。S. magellanicum complex的M_cap变异主要受地理(51.8%)和气候(41.7%)驱动，而S. fuscum的FD变异更多受微生境影响。

【结论与意义】
该研究揭示了不同功能型植物ITV的差异化调控机制：

1. 快速生长的C. aquatilis通过调节SLA响应生境变化，体现"获取型"策略；
2. 保守的R. groenlandicum则通过株高变异适应环境，其ITV可能受遗传因素更强调控；
3. 泥炭藓中，S. magellanicum complex的性状更易受大尺度气候影响，而S. fuscum则依赖局部水分调控。

这些发现为完善泥炭地碳循环模型提供了关键参数，特别是强调了在预测气候变化影响时，需分别考虑不同功能群植物的ITV响应特征。研究建立的苔藓植物性状测量标准(SLA、FD等)也为后续相关研究提供了方法论参考。