PNAS: 温度驱动全球森林生物量在根、茎、叶的分配格局

PNAS: 温度驱动全球森林生物量在根、茎、叶的分配格局

在通过光合作用后，新获得的植物碳的走向包括被呼吸作用排放到大气、转移到菌根共生体、分泌到植物体外，或转化为新的生物量（净初级生产）。新的生物量可以是叶、茎（包括树干、树枝和树皮）、根或生殖器官。

生物量在这四个植物生物质库的分配比例，会受到植物大小、资源供应和/或气候的影响。尽管概念简单，但我们对这些过程的理解以及量化和预测它们的能力仍然很不成熟。

在不同的地理梯度上，森林总生物量中分布在根、茎或叶中的部分是否有系统的变化仍然是未知的，尽管它对理解森林生态学和模拟全球碳循环很重要。

根据最优分配理论，地下资源稀缺时，森林总生物量中根部的部分应该增加，叶部分应该减少。据推测，植物应该在获得限制性最强的资源的器官中保持相应的更多生物量。

因此，研究假设在日益干旱的气候和高纬度的寒冷环境中，根部的生物量分布较多，茎部和叶子的生物量较少。这种策略将增加在干燥条件下对土壤水的吸收，以及在寒冷土壤中对土壤养分的吸收，因为那里的养分供应少，流动性差。

对此使用一个大型的全球生物量数据集（来自61个国家的超过6200个森林，跨越年平均温度的40℃梯度）来探究全球森林生物量在根、茎、叶的分配格局。

涉及温度的气候指标比涉及水分供应的指标更能预测生物量的分配。令人惊讶的是，生物量在根部或叶子上的分配比例与干旱程度无关。而在温度方面，在越来越冷的气候条件下，被子植物和裸子植物森林的根系生物量占总森林生物量的比例更大，而叶子则更小。

图2. 不同茎生物量等级下，被子植物（红色）和裸子植物（蓝色）的叶生物量比例和根生物量比例分别与MAT的关系。

Table1. 系统发育（裸子植物、被子植物）、林分起源（天然、种植）、MAT和茎部生物量对叶子和根部生物量的影响

图3. 被子植物和裸子植物森林的叶生物量（上图）和根生物量（下图）与年平均温度（MAT）的关系图示。

这些发现支持关于林木对温度的适应策略的假设，并提供生物地理学上的明确关系，以改善生态系统和地球系统模型。研究首次实现考虑生物地理差异的根部碳库的表述，这对于量化整个生态系统的碳储量和循环以及评估气候变化对森林碳动态的影响是非常有用的。

原文标题 Temperature drives global patterns in forest biomass distribution in leaves, stems, and roots，2014-09-15 发表于 PNAS  

作者丨Peter B. Reich*, Yunjian Luo, John B. Bradford, Hendrik Poorter, Charles H. Perry, Jacek Oleksyn

编译丨Song.D

转自：“生态趋势”微信公众号

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