树冠自修剪的功能策略与邻域互作：揭示光限制森林中碳平衡与生产力调控新机制

这篇研究通过12种温带树种的多样性实验，揭示了树冠自修剪(self-pruning)与植物功能策略的关联。研究发现保守型和耐荫树种在更深遮荫条件下启动自修剪(更低Lbase)，而 acquisitive 物种在混合林中表现出可塑性调整。通过模拟证实冠层深度可塑性增强了Lbase多样性与冠体积的关系，为理解光限制森林的生态系统功能提供了新视角。

　　

树冠自修剪的功能策略与邻域互作

引言

随着林冠郁闭导致光照受限，树木下部枝条的枯死（即自修剪）过程决定了活冠基部位置，塑造着整个林分的结构与功能。传统观点认为自修剪发生在枝条从碳源转变为碳汇之后，但这一过程可能受到"关联抑制"(correlative inhibition)的复杂调控。本研究通过温带树种多样性实验，系统探讨了自修剪策略与植物功能性状的关联及其对生态系统功能的影响。

研究方法

实验在加拿大魁北克的IDENT-Montréal多样性实验基地进行，选取12种北美原生树种（6种常绿针叶树、1种落叶针叶树和5种落叶阔叶树）。通过测量冠层尺寸、位置以及到达冠基的光照分数(L_base)，将其作为自修剪光阈值的估计值。同时量化了功能性状（SLA、%N、LDMC、WD、SRL）和耐荫性等指标。

物种水平自修剪特征

研究发现物种间L_base存在显著差异，51.3%的变异可由物种身份解释。常绿树种L_base普遍低于落叶树种，且与获取性(acquisitiveness)呈正相关。耐荫性与L_base呈负相关，而叶片寿命与L_base的负相关性在常绿树种中尤为显著。这些结果表明自修剪策略与植物的经济谱系密切相关。

邻域水平可塑性

研究发现了相反的可塑性模式：获取性物种在获取性邻域中L_base更低，而保守型物种在保守型邻域中L_base更低。冠层深度普遍随着邻域竞争指数(NCI)降低、邻域获取性减小、个体高度增加和冠顶光照(L_top)增加而增大。这些发现支持了关联抑制假说，表明树木会根据整体碳平衡调整资源分配。

自修剪与生态系统功能

L_base多样性与林分基面积的相关性(R²=0.182)强于功能性状多样性(R²=0.090)或耐荫性多样性(R²=0.074)。模拟分析显示，冠层深度的可塑性调整使混合林的冠体积显著增加，强化了多样性与冠体积的关系。这种效应主要源于获取性物种在竞争释放条件下的优势。

讨论与展望

L_base可能作为描述树木光限制策略的功能性状，既反映植物对邻域环境的响应，也影响其下层植物的光照环境。研究揭示了自修剪策略在塑造森林垂直结构和生产力中的关键作用，为理解生物多样性-生态系统功能关系提供了新视角。未来研究可结合激光雷达(LiDAR)等技术，更精确地量化冠层结构和叶面积分布。