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Inverse effects of soil moisture and litter quality on litter decomposition along a gradient from hyper-arid to temperate climate 土壤水分和凋落物质量对凋落物分解的反向影响
IF 5.6 1区 环境科学与生态学 Q1 ECOLOGY Pub Date : 2025-12-22 DOI: 10.1111/1365-2745.70224
Liesbeth van den Brink, Rafaella Canessa, Maaike Y. Bader, Harald Neidhardt, Yvonne Oelmann, Lohengrin A. Cavieres, Katja Tielbörger

凋落物分解是全球碳循环的关键组成部分,受气候影响很大。我们目前对气候变化对凋落物分解影响的认识源于:(1)沿气候梯度的空间观测研究,其中气候对凋落物分解的直接和间接影响是混淆的;(2)相互凋落物易位和普通园林实验,其中生物相互作用被破坏;或者(3)操作实验,这可能不如观察性研究真实。结合上述所有方法的实验研究可以将气候对分解的间接影响从直接影响中分离出来,因为一种方法的混杂效应可以用另一种方法来解释。此外,该设置可以直接测试沿空间梯度的观测是否可以预测对气候变化的响应,即空间对时间方法的有效性。然而,结合不同方法的研究仍然很少。我们结合明显的气候梯度、大尺度和小尺度凋落物的相互迁移(本地凋落物和标准凋落物,如茶叶)以及原位降水操作来研究土壤水分对凋落物分解的影响。我们所有的实验(凋落物和茶叶在坡度上的迁移、站点内的坡度比较和降雨排除)都表明气候对凋落物分解有积极的直接影响。但是,随着降水量的增加,凋落物质量下降,在整个梯度上,干燥地的凋落物比湿润地的凋落物分解得更快。换句话说,虽然气候的直接影响有利于湿润地凋落物的分解,但其间接影响(即凋落物质量)有利于每个站点内干燥地物种凋落物的分解。综合:我们的研究结果强调了凋落物分解研究中相互易位和气候操纵的实验证据的必要性,因为它们表明空间不能总是代替时间。这些证据将改善全球碳循环模型的预测,包括气候和植被之间的相互作用。
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The importance of accounting for spatial heterogeneity in studies of plant competition and coexistence 考虑空间异质性在植物竞争与共存研究中的重要性
IF 5.6 1区 环境科学与生态学 Q1 ECOLOGY Pub Date : 2025-12-22 DOI: 10.1111/1365-2745.70221
Annie E. Schiffer, Stephen P. Ellner, Christina M. Hernández, Giles Hooker, Robin E. Snyder, Peter B. Adler

空间环境异质性维持着生态群落的物种多样性,但在物种共存的实证研究中,其对个体的影响往往被忽视。这是有问题的,因为许多研究估计的是社区水平的植物竞争,而在没有社区水平环境数据的情况下对个人人口统计反应进行建模可能导致有偏差的结果。我们的目的是了解忽略空间异质性如何以及何时产生对种内和种间竞争强度的偏见估计,从而导致对物种共存的错误预测。首先,我们使用了一个空间明确的基于个体的模型(IBM),其中邻居竞争取决于邻居的大小和距离,通过对空间异质性的不同响应来模拟两个共存的植物种群。接下来,我们模仿生态学家在观察性研究或短期实验研究中收集数据的行为,并从模拟种群中取样。然后,我们拟合了每个物种的人口统计学模型,包括种内和种间竞争强度参数,但没有空间异质性信息。最后,我们利用IBM模拟了低密度下物种的入侵,并估计了入侵增长率(IGR)。基于模拟观察研究数据的人口统计学模型低估了种内竞争,高估了种间竞争。当我们用IBM和那些估计的竞争系数模拟入侵时,igr为负或接近零,并且错误地预测了竞争排斥。在模拟实验研究中,对竞争的估计更加准确,但该模型仍然错误地预测了竞争排斥。综合:我们的研究展示了在邻里竞争研究中如何产生偏差,并强调了将空间异质性明确纳入实证共存研究的重要性。未能在单个植物的水平上解释环境异质性可能导致关于共存结果的错误结论。
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Above- and below-ground trait coordination across 90 angiosperm and gymnosperm tree species in a common garden experiment 90种被子植物和裸子植物树种的地上和地下性状协调
IF 5.6 1区 环境科学与生态学 Q1 ECOLOGY Pub Date : 2025-12-22 DOI: 10.1111/1365-2745.70220
Anvar Sanaei, Karl Andraczek, Lena Kretz, Florian Schnabel, Ronny Richter, Anja Kahl, Nicole Nabel, Lea von Sivers, Tom Künne, Julia Leonore van Braak, Ronja Felicitas Hofmann, Carolin Sophie Hensel, Karin Mora, Hannes Feilhauer, Christian Wirth, Alexandra Weigelt

量化植物性状的变化揭示了植物生态策略的权衡,这是理解植物适应机制的基础。因此,植物物种在一定栖息地的生态成功可能取决于叶片和根系的协调表现。然而,尽管人们对性状变异的兴趣日益浓厚,但仍不确定:(1)叶片经济光谱(LES)和根系经济空间(RES)在本地种植树种中的适用程度;(2)类似的叶片和细根性状是否相关。在一个研究植物园中,我们同时测量了90种乔木(包括被子植物和裸子植物)267个个体的叶片(叶氮浓度和叶面积质量)和细根(根直径、比根长、根氮浓度和根组织密度)的关键性状。我们发现被子植物和裸子植物的叶和细根有不同的资源策略。裸子植物的单位面积叶质量和根直径较高,但叶片和细根的氮组织较低,被子植物则相反。我们的研究结果表明,在支持LES的叶片性状之间存在预期的权衡。结果表明,所有种属和被子植物均存在明显的守恒和协作梯度,但裸子植物的守恒和协作梯度不明显。我们的多维性状关系结果并不完全支持在所有物种和进化枝中类似的叶片和细根性状之间的一致性;然而,双变量回归分析显示叶片和细根组织的氮浓度之间存在显著的正相关关系。我们进一步发现,根系协同作用梯度与叶片和根系保持梯度形成一个正交轴。合成。我们的研究强调了阐明地上和地下器官背后机制的重要性。不同进化枝间的性状协调表明地上和地下不同的资源获取策略,强调需要考虑大规模的系统发育相关性,以更好地理解植物适应性。
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Drivers of plant phenolic concentration across global drylands 全球旱地植物酚浓度的驱动因素
IF 5.6 1区 环境科学与生态学 Q1 ECOLOGY Pub Date : 2025-12-22 DOI: 10.1111/1365-2745.70222
Kaarina N. Shilula, Hugo Saiz, Emilio Guirado, Nicolas Gross, Yoann Le Bagousse-Pinguet, Lucio Biancari, Yolanda Pueyo, Xoaquín Moreira, David J. Eldridge, Victoria Ochoa, Beatriz Gozalo, Sergio Asensio, Betty J. Mendoza, Enrique Valencia, Miguel García-Gómez, Juan J. Gaitán, César Plaza, Jaime Martínez-Valderrama, Fernando T. Maestre

植物酚类物质在植物对生物和非生物胁迫的防御机制中起着关键作用。然而,它们对环境变量和大地理尺度放牧压力的反应仍然知之甚少。利用横跨六大洲325个样地的全球调查数据,我们研究了气候因素、土壤性质、叶片养分和放牧压力如何影响全球干旱地区1854种植物(1280种草本植物和574种木本植物)的叶酚浓度。我们的研究结果表明,草本植物叶片酚浓度主要受放牧压力及其与叶片氮和铁的相互作用的影响,这两者共同解释了全球旱地观测到的50%以上的变化。相反,木本植物酚类物质浓度与气候因子密切相关,尤其是年平均降水量(MAP)和年平均气温(MAT),占观测到的变化量的80%。虽然MAP对木本植物叶片酚浓度有正向影响,但放牧压力通过降低MAP的影响缓冲了这一关系。合成。我们的研究促进了对生物和非生物胁迫因素如何影响全球旱地植物防御策略的理解。我们的研究结果揭示了植物次生代谢物及其相关功能如何随着气候和放牧压力的变化而变化,这两个关键的全球变化驱动因素对全球干旱地区的生态系统恢复能力具有重要影响。
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Drought reduces rhizosphere microbial network complexity and nutrient cycling dynamics mediated by root exudates 干旱降低了根际微生物网络的复杂性和根分泌物介导的养分循环动力学
IF 5.6 1区 环境科学与生态学 Q1 ECOLOGY Pub Date : 2025-12-16 DOI: 10.1111/1365-2745.70213
Lirong Liao, Feike A. Dijkstra, Jie Wang, Lu Zhang, Shilong Lei, Guobin Liu, Chao Zhang

尽管对干旱环境下微生物群的分类多样性和代谢能力进行了广泛的研究,但干旱对土壤微生物共现网络的影响及其功能作用尚不清楚。这部分是由于与散装土壤相比,根际微生物组成和活动不同。本研究通过2年的对照浇水试验,研究了干旱对土草根际和块土中土壤微生物群网络结构和功能的影响。我们评估了三种不同的灌溉制度下根系分泌物的分泌率和组成与微生物变化的关系:充足水分(80%田间容量)、中度干旱(60%田间容量)和严重干旱(40%田间容量)。利用扩增子测序分析微生物群落组成,利用qPCR定量分析功能基因丰度。研究发现,与土壤微生物群落的弱响应相比,干旱显著降低了细菌、真菌和原生生物的多样性,降低了它们的网络复杂性(如节点和边数、平均度、模块化和聚类系数),降低了C降解(sga、amyX、abfA和xlyA)、固氮(nifH)、氨化(ureC)、反硝化(nirK和nirS)相关基因的丰度。以及根际同化(nasA)和异化(napA)氮的减少。微生物网络复杂性的降低以及C -和N转化基因的减少与干旱引起的根系C分泌减少以及分泌成分(包括氨基酸、脂类、有机酸、维生素、辅助因子和碳水化合物)多样性的变化高度相关。在根系分泌物中,有机酸在形成微生物发生网络中起关键作用,而氨基酸在调节涉及C和N循环的功能基因中起重要作用。合成。我们的研究结果表明,干旱降低了微生物多样性、共生网络复杂性和关键的C和N循环基因丰度,而根部分泌物如有机酸和氨基酸在形成这些反应中起着至关重要的作用。这些发现加深了我们对干旱胁迫下植物与微生物相互作用的理解,并强调了在气候变化不断加剧的情况下,根系分泌物在调节微生物结构和功能方面的重要作用。这种干旱导致的微生物网络和功能基因表达的中断可能会限制微生物驱动的养分周转,并损害土壤生态系统对未来极端气候的适应能力。
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Stepwise shift in root phosphorus-acquisition strategies with nitrogen input in temperate forests 温带森林根系磷获取策略随氮输入的逐步变化
IF 5.6 1区 环境科学与生态学 Q1 ECOLOGY Pub Date : 2025-12-15 DOI: 10.1111/1365-2745.70218
Boyuan Bi, Tongtong Xu, Qiong Chen, Zhanqing Hao, Ji Ye, Fei Lin, Zikun Mao, Shuai Fang, Xugao Wang, Zuoqiang Yuan, Hans Lambers

人类来源的氮(N)负荷加剧可能导致温带森林广泛的磷(P)吸收限制。目前尚不清楚植物将如何适应在N输入下逐渐剥夺P的环境,特别是在根系P获取策略的调整方面。在两种温带森林(天然林和次生林)中进行的氮输入试验表明,低、中、高氮输入使天然林的植物有效土壤磷浓度分别降低了9.3%、15.7%和16.3%,次生林的植物有效土壤磷浓度分别降低了29.0%、31.0%和28.2%。说明天然林对N输入具有较强的缓冲能力,因此对土壤磷有效性的影响相对较小。重要的是,连续的N输入逐步改变了温带森林植物根系的P -获取策略。这种转变从最初依赖菌根共生获取土壤磷,转变为通过根释放的羧酸盐动员土壤无机磷,最终转变为通过根鞘磷酸酶促进有机磷的矿化和根清除土壤基质的能力增强来获取无机磷。同时,植物根鞘磷单酯酶、磷二酯酶和植酸酶活性对土壤磷有效性的响应存在差异,表明氮素投入增加改变了植物对不同化学形态土壤有机磷的矿化偏好和策略。合成。这些根系磷获取策略的变化揭示了植物在土壤磷日益受限时所采取的适应策略,也反映了氮输入对植物分配地下碳资源的深远影响。总之,本研究阐明了氮输入通过改变根系可塑性和碳投资策略来重塑温带森林的碳磷耦合。
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Plant species with ‘fast’ traits are winners in young and high-diversity plant communities 具有“快”性状的植物物种在年轻和高多样性的植物群落中是赢家
IF 5.6 1区 环境科学与生态学 Q1 ECOLOGY Pub Date : 2025-12-14 DOI: 10.1111/1365-2745.70216
Christiane Roscher, Yanhao Feng, Nico Eisenhauer

在过去的几十年里,许多实验研究显示了生物多样性与生产力之间的积极关系(例如Cardinale等人,2012;Tilman等人,2014)。此外,现有的少数长期生物多样性实验表明,随着时间的推移,积极的生物多样性效应变得更强,主要是由于更强的互补效应(如Cardinale et al., 2007; Reich et al., 2012; Wagg et al., 2022)。解释这一现象的生态机制仍在争论中,但越来越多的证据表明,多种机制推动了生物多样性对生态系统功能的长期积极影响(Eisenhauer et al., 2024)。生物相互作用,特别是植物与土壤生物群之间的相互作用,在加强生物多样性效应中起着至关重要的作用(Eisenhauer et al., 2012; Thakur et al., 2021; van der Putten et al., 2013)。高多样性群落生产力的提高被认为是由植物生长促进剂的积累产生的,例如菌根真菌或生物防治细菌引起的植物-土壤正反馈(PSF),或特定病原体的稀释(Eisenhauer et al., 2012)。进一步的过程包括通过群落聚集增强资源利用的互补(Reich et al., 2012; Roscher et al., 2013)和微进化过程增加生态位分化(de Giorgi et al., 2025; Zuppinger-Dingley et al., 2014)。此外,低多样性群落的生产力下降与特定植物拮抗剂的密度依赖性积累有关,这些拮抗剂会产生负PSF,降低营养水平上有益相互作用伙伴的多样性和活性,以及资源利用不平衡(Kulmatiski等人,2012;Mommer等人,2018)。为了更好地理解多样性对植物群落生产力的增强效应,研究单个物种对多样性的生产力响应是关键。各种研究表明,不同的植物物种对多样性有各种可能的生产力响应:负的、中性的或正的(例如,Hille Ris Lambers等人,2004;Marquard等人,2009;Roscher等人,2007;Thein等人,2008;van Ruijven & Berendse, 2005)。在群落中,植物物种经历与邻近植物的竞争,与其他营养水平的生物相互作用,并暴露于不同的非生物和生物环境中,这应该是不同物种对多样性的不同反应和多样性效应的基础。然而,竞争与PSF的相对重要性,特别是它如何随着植物多样性的增加而变化,人们知之甚少(Lekberg等人,2018;Reinhart等人,2021)。对于作为解释生物多样性效应随着时间的推移而增强的各种机制的复杂性如何改变单个物种的表现,我们所知的就更少了。此外,尚不清楚是否以及哪些植物性状控制了这些过程。从概念上讲,有人提出植物对PSF的差异反应应该与快慢性状谱有关(Reich, 2014),它描述了在投资促进快速生长的性状或投资防御拮抗剂的性状之间的权衡(Xi et al., 2021)。在地面上,叶片经济谱的特征(Wright et al., 2004),如较高的叶片氮浓度(NLeaf)和更大的比叶面积(SLA),表明养分的快速生长和快速周转,但对天敌的防御能力较低。因此,具有“快”性状综合征的物种应该比具有“慢”性状综合征的物种经历更多的个体负PSF。事实上,最近的一项荟萃分析表明,速生植物物种的PSF更负,支持生长-防御权衡假说(Xi et al., 2021)。然而,非生物和生物环境因素(如光、养分、土壤湿度、天敌)也可能改变植物-土壤生物群的相互作用;也就是说,PSF的强度甚至方向可能取决于环境背景(Bennett & Klironomos, 2019; Smith-Ramesh & Reynolds, 2017)。众所周知,植物多样性的增加会改变单个植物物种所经历的生长环境,但这是否会影响具有快和慢性状的物种对植物多样性增加的不同反应,在生物多样性实验中很少得到验证。最近,Zheng等(2024)在各种草地生物多样性实验中发现,随着时间的推移,生物多样性效应的增强主要是由于资源保守型物种的超产出量增加,而资源获取型物种的超产出量或减少或增加。 由于草原群落建立后可能需要数年时间,生物多样性积极效应背后的各种机制才能充分发挥作用,因此尚不清楚物种层面对植物多样性的响应是否会受到实验历史(即植物群落的年龄)的影响,这可能与实验年份的特定环境条件相混淆(Vogel et al., 2019)。因此,我们在长期生物多样性实验的14年植物群落(耶拿实验,Roscher et al., 2004)中建立了2016年在新土壤和新种子(=无历史)上播种的具有匹配物种组成的“新群落”亚样地,并将其与2002年播种的“旧群落”亚样地(=有历史)进行比较(ΔBEF实验,Vogel et al., 2019)。我们利用耶拿实验中66种植物混合物(2、4、8、16和60种)的植物生物量的时间序列数据,将每种混合物的居住(=播种)物种分为特定地块的“赢家”(高产、高产物种)和“输家”(低产量、低产物种)(图1a)。由于尚不清楚PSF的强度和方向如何随植物生命阶段变化(Kardol et al., 2013),我们还使用了植物计方法,将预生长的幼苗种植到有和没有历史的群落中。从每个特定的地块中选择两个“赢家”和两个“输家”物种作为每种混合物的植物计,以解释相同的物种在某些地块中可能是“赢家”而在其他地块中可能是“输家”(图1b)。此外,我们在所有60个实验物种的“旧”和“新”单一栽培中安装了植物计。我们检验了以下假设:在混合中,可通过与快-慢叶经济谱相关的关键性状来区分住居种中的赢家和输家。具有“快”性状的物种在高多样性混合物中是赢家,而具有“慢”性状的物种在低多样性混合物中是赢家,特别是在历史较长,即植物群落年龄增加的情况下。群落历史影响植物性能。我们预计,在低多样性下,有历史的旧群落的植物计性能低于没有历史的新群落,而在高多样性下,有历史的群落的植物计性能高于没有历史的群落。与表现优异的物种(=优胜者)相比,表现不佳的物种(=失败者)在低多样性混合物中受到历史的负面影响更多,而在高多样性混合物中从历史的积极影响中获益较少,导致有历史的群落中胜利者和失败者植物计的性能差异大于没有历史的群落。实验设计总结,包括对60种植物及其单一栽培的66种不同物种丰富度的植物混合物(2、4、8、16和60种)进行生物多样性实验的长期数据分析。(a)时间序列数据用于确定特定地块的“赢家”(表现优异、产量过高的物种,用红色表示)和“输家”(表现不佳、产量不足的物种,用蓝色表示)。(b)每种混合物的两个“输家”和两个“赢家”物种作为植物计种植在新土壤上的“新群落”和“旧群落”及其各自的单一栽培的子地块上。植物计测量的性状数据被用来测试胜利者和失败者之间的性状差异。在BioRender中创建。Roscher, C. (2025) https://BioRender.com/umzkvp8。
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Species functional traits affect regional and local dominance across western Amazonian forests 物种功能特征影响了亚马逊西部森林的区域和局部优势
IF 5.6 1区 环境科学与生态学 Q1 ECOLOGY Pub Date : 2025-12-09 DOI: 10.1111/1365-2745.70214
Laura Matas-Granados, Claire Fortunel, Luis Cayuela, Julia G. de Aledo, Celina Ben Saadi, Nathan J. B. Kraft, Christopher Baraloto, S. Joseph Wright, Jason Vleminckx, Nancy C. Garwood, Peter Hietz, Margaret R. Metz, Frederick C. Draper, Timothy R. Baker, Oliver L. Phillips, Eurídice N. Honorio Coronado, Kalle Ruokolainen, Roosevelt García-Villacorta, Katherine H. Roucoux, Maximilien Guèze, Elvis Valderrama Sandoval, Paul V. A. Fine, Carlos A. Amasifuen Guerra, Ricardo Zarate Gomez, Pablo R. Stevenson, Abel Monteagudo-Mendoza, Rodolfo Vasquez Martinez, John Terborgh, Mathias Disney, Roel Brienen, Percy Núñez Vargas, Jhon del Aguila Pasquel, Yadvinder Malhi, Jacob B. Socolar, Gerardo Flores Llampazo, Jim Vega Arenas, Darcy Galiano Cabrera, Javier Silva Espejo, Joey Talbot, Barbara Vinceti, José Reyna Huaymacari, Cecilia Ballón Falcón, Ted R. Feldpausch, Varun Swamy, Julio M. Grandez Rios, Manuel J. Macía

一些研究记录了亚马逊森林中少数物种的优势。优势种要么是本地丰富的(本地优势种),要么是区域频繁的(广泛优势种),但很少两者兼而有之(寡头)。在这里,我们探讨了优势和功能特征之间的关系。我们的问题是:(i)优势是否与特定的功能特征有关;(ii)优势模式(局部优势与广泛优势)是否与不同的功能特征有关。我们将亚马逊西部4个低地森林栖息地的503个森林清查样地的普查数据与约2600种树种的性状信息结合起来,包括重点样地收集的数据和已发表的数据。我们考虑了与叶片、木材、种子和整株策略相关的性状:比叶面积(SLA)、叶面积(LA)、单位叶质量含氮量(LN)、木材密度(WD)、种子质量(SM)和胸径最大(DBH max)。结果表明,不同生境类型的优势种表现出不同的性状组合。较高的优势种表现出较高的区域频率,与较高的扩散能力和较低的局部丰度相关,可能是由于负密度依赖关系。较高的SM通过鸟类和哺乳动物的传播和幼苗存活率提高了优势种的区域频率。最后,与资源保护策略相关的特征,如较低的SLA、LA、LN和较大的WD,在大多数生境中有利于较高的局部密度,而相反的模式与较高的区域频率有关。合成。结果表明:(1)不同生境类型的优势度与不同功能性状相关;(2)不同功能性状值定义不同的优势度模式。我们的研究举例说明了基于性状的方法在阐明热带森林优势的生态机制方面的潜力。最后,在研究优势度时,考虑本地丰度和区域频率可能会提高我们对亚马逊西部不同物种如何响应全球变化驱动因素的理解和预测。
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Interactions between beneficial fungi and plant silicon: A review 有益真菌与植物硅的相互作用研究进展
IF 5.6 1区 环境科学与生态学 Q1 ECOLOGY Pub Date : 2025-12-08 DOI: 10.1111/1365-2745.70207
Ramalka Heshani Kasige, Ximena Cibils-Stewart, Adam Frew, Scott Nicholas Johnson

利益冲突声明作者声明无利益冲突。
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Leaf nitrogen and wood density, but not root traits, explain the growth and survival of temperate tree species 叶片氮和木材密度,而不是根系特征,解释温带树种的生长和生存
IF 5.6 1区 环境科学与生态学 Q1 ECOLOGY Pub Date : 2025-12-08 DOI: 10.1111/1365-2745.70212
Monique Weemstra, Jenny Zambrano, David Bauman, Claire Fortunel, María Natalia Umaña

在所有生命形式中,物种的生长和存活率之间存在着一种权衡(Grime, 1977; Stearns, 1992)。这种人口平衡意味着,物种将资源分配给生产场所的快速生长,或在不利环境下的高存活率,从而限制了生物体可用的适应性生活史策略(Stearns, 1992)。它被发现可以解释植物物种共存和生物多样性(Baraloto et al., 2005; Kitajima & & Poorter, 2008; Tilman, 2004)、演替(Kobe, 1999)和群落动态(r<s:1> ger et al., 2020; Russo et al., 2020)。研究经常从性状的种间变异推断出这些不同人口策略的基本原理,但几乎所有这些研究都只包括地上性状(Fan等人,2022;Iida等人,2023;jansen - ten Klooster等人,2007;Jiang等人;Jin, 2021; Kunstler等人,2016;Martínez-Vilalta等人,2010;Poorter等人,2008;Russo等人,2007;Wright等人,2010;但参见Ren等人,2023)。由于树木的性能取决于地上和地下器官的相互依存功能,生态学研究迫切需要全树方法来掌握生长和生存(Weemstra, Kuyper, et al., 2022; Weigelt et al., 2021)。物种的生长和生存通常与反映植物获取和保存资源能力的性状变异有关(Fan等人,2022;Iida等人,2023;jansen - ten Klooster等人,2007;Martínez-Vilalta等人,2010;McMahon等人,2011;Poorter等人,2008;Westoby等人,2006)。具有获取资源策略的速生物种具有促进碳(C)获取和资源丰富地点生长的叶片和茎性状(如高比叶面积[SLA;单位叶干质量叶面积],高叶氮[N]浓度和低木材密度[WD])。由于这些性状对(a)生物压力源几乎没有保护作用,它们降低了物种在低资源环境中的生存(Aerts & Chapin, 2000; Grime等,1997;Poorter & Garnier, 2007; Reich等,1992)。相比之下,生性生长缓慢且资源策略保守的树种具有厚、小、密的叶片和密集的木材,具有高浓度的次生化合物。这些性状提高了抗旱性、机械强度和对病原体攻击的防御能力(Ackerly, 2004; Chave等人,2009;hack等人,2001;Zanne等人,2010),并提高了树木的存活率,但以牺牲资源获取和生长为代价。虽然这些机制基础已经很好地建立起来,但不同的研究已经确定了各种特征作为人口权衡的最佳预测因素,而且它们的预测能力总体上很低(Chave等人,2009;Iida等人;Swenson, 2020; Paine等人,2015;Poorter等人,2008;Swenson等人,2020;Umaña等人,2023;Yang等人,2018)。从性状对树木生长和存活的一般较弱的可预测性可能部分归因于人口统计学研究中缺乏地下性状。吸收根(以下简称“根”)通过获取必需的土壤资源和对地上和地下拮抗物提供保护,对树木的生长和生存起着重要的作用,但在研究树木生长和生存的研究中很大程度上缺乏。通常预测根系性状与树木性能之间的关系遵循地上观察到的资源获取与保护之间的权衡(Reich, 2014)。例如,与高SLA类似,高比根长(SRL,单位根质量根长)意味着在相对较低的生物量投资下具有较大的根表面积,从而允许有效的土壤资源吸收和快速的树木生长。与高叶氮平行,高根氮有望反映与养分获取相关的快速代谢,促进树木生长(Reich, 2014)。反过来,低SRL和高根组织密度(RTD,根体积根质量)的粗根通常寿命长(McCormack et al., 2012; Weemstra et al., 2016),这被认为有助于长期资源保护,从而有助于树种的抗逆性和生存。然而,这些假设缺乏经验证据的支持,根系性状与树木人口统计学之间的关系也没有得到很好的确立。例如,虽然资源经济学理论将高根直径定义为保守性状,但粗根可能拥有更丰富的(丛枝)菌根真菌(Ma et al., 2018),这可以改善土壤资源获取,从而促进树木生长。此外,在一些研究中,跨物种的高SRL对应于更快的树木生长(Comas et al., 2002; Comas & Eissenstat, 2004; Reich et al., 1998),但在其他研究中没有(McCormack et al., 2012; Weemstra et al.)。 (Comas et al., 2002; Comas & Eissenstat, 2004; McCormack et al., 2012)。此外,很少有研究,研究了根人口统计学特征与树很难比较和一般模式来自因为他们测量幼苗(如昏迷et al ., 2002;帝国et al ., 1998),和/或使用树木生长的间接措施,如模型估计(Weemstra et al ., 2020),或一般物种的分类速度和增长缓慢(昏迷et al ., 2002)(但看到任正非et al ., 2023),而且很少量化树生存(见了et al .(2023))。显然,根系性状在树种人口统计学中的作用在森林生态学中存在很大的知识缺口。本研究采用全树方法评估性状对美国东北部温带树种生长和存活的影响。树种的生长、生存和生活史是其获取、保存和交换地上和地下资源的能力的功能。因此,在研究树木人口统计学时,叶、茎和根共同驱动性能,而不是作为孤立的器官,它们的影响应该被统一考虑。我们的特征人口统计学假设在方法S1中有更详细的解释,并在图S1中可视化;综上所述,我们假设与快速资源吸收相关的性状,即高叶片和根N,高SLA和SRL,导致物种间更高的生长速率。此外,由于低WD在给定的生长量(茎直径)下会导致较低的C投资,因此该性状也与快速生长有关。相反,通过增强对(a)生物胁迫(即根和叶的低氮浓度,低SLA和SRL,高WD)的耐受性来减少资源损失的性状应该会导致更高的存活率。如上所述,我们没有假设或测试根直径对树木生长和存活的直接影响,因为它在资源获取和保护方面可能具有截然不同的作用(方法1)。我们进一步预计,在有利条件下快速生长的物种在不利环境下的存活率较低,这代表了种间的人口统计学权衡,因为假设单个性状对资源吸收和损失的相反影响,从而影响生长和生存。
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Journal of Ecology
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