3000米海拔梯度上森林生物群落间植物磷获取性状的变化

《Journal of Ecology》：Changes in plant phosphorus acquisition traits across forest biomes along a 3000-m elevational gradient

　　

摘要

1. 热带森林经常受到磷（P）限制的影响，但植物在土壤有效磷含量较低的情况下如何通过调整磷获取性状来维持其磷状况，目前仍知之甚少。在四个沿海拔梯度分布的森林生物群系中，对比不同的土壤养分可用性和气候条件可能会改变不同磷获取性状的重要性的相对权重。
2. 本研究调查了植物如何沿海拔梯度调整多种磷获取性状，以在不同土壤有效磷条件下获取磷。具体而言，我们检验了环境变化是促进趋同于单一磷获取性状，还是重塑多种共存性状的相对重要性。我们沿735–3777米的海拔梯度，跨越热带至亚高山森林，对61个种—样地组合的多种磷获取性状和叶片磷状况进行了量化测定。
3. 整体土壤Olsen磷浓度（[P]）随海拔降低而下降，而根际磷有效性保持相对稳定，且热带森林中叶片[P]极高。叶片[P]与整体土壤Olsen[P]之间的解耦表明根际存在活跃的磷活化作用，并为根际羧酸库可能处于较高水平提供了间接证据。我们发现，磷获取性状沿海拔梯度随生物群系发生系统性变化。根际羧酸库在最低海拔的热带森林中最高，可动员足够的磷，这可能维持了较高的叶片磷状况；菌根定殖率在中等海拔的亚热带森林中始终较高，而根分枝强度在最高海拔的亚高山森林中始终很高，这与增强的构型探索能力有关。这些模式与不同的环境驱动因素有关：根际羧酸库和根分枝强度与气候因素的关联更为密切，而菌根定殖则同时与气候和土壤因素相关。
4. 综合结论。总之，我们的结果表明，植物可能通过高根际羧酸库将植物磷状况与土壤有效磷匮乏解耦。每种森林生物群系具有不同的磷获取性状。通过将物种特异性性状表达与环境驱动因素联系起来，我们的研究提供了一个机制框架，有助于理解森林在环境条件变化下如何维持地下养分功能及物种共存。

利益冲突声明

Mengguang Han和Biao Zhu是《Journal of Ecology》的副主编，但未参与本论文的同行评审和决策过程。

同行评审

本文的同行评审历史可在https://www.webofscience.com/api/gateway/wos/peer-review/10.1111/1365-2745.70449查看。

数据可用性声明

所分析的数据可在Figshare平台获取，地址为https://doi.org/10.6084/m9.figshare.33455242（Shen, 2026）。