中國西北干旱區荒漠植物葉片熱值研究取得進展

熱值是衡量物質能量水平的度量指標。作為第一性生產者，植物熱值是研究生態系統能量過程的重要參數。葉片是植物光合作用的活動中心，相比于其他植物器官，葉片熱值能夠更好地反映植物對光能的轉化能力以及環境因子對植物的影響，是評價植物資源利用特征的綜合性指標。長期以來，有關植物葉片熱值的研究主要集中在森林生態系統，研究對象大多以能源植物為主。我國西北干旱區分布著豐富的荒漠植被，包括以膜果麻黃為代表的退化葉灌木以及以霸王為代表的肉葉灌木等，然而，人們對這些特色鮮明的荒漠植物的葉片熱值特征仍然所知甚少。在荒漠生態系統中開展相關研究，揭示荒漠植物葉片熱值的內在決定因素和外在環境驅動力不僅是對中國陸生植物熱值研究的有益補充，同時也為在生態學研究中更好、更合理地應用熱值指標提供思路。

　　中國科學院西北生態環境資源研究院生態與農業研究室奈曼沙漠化研究站恢復生態學研究團隊長期從事干旱和半干旱區生態環境領域的研究工作。團隊成員在河西走廊荒漠區東西約1000km的范圍內均勻設置了78個研究位點，開展植被調查并采集了52種主要荒漠植物的葉片樣本。在測定總熱值、灰分、去灰分熱值以及碳、氮含量的基礎上，通過對葉面積和含水量的分析計算了不同物種的葉片肉質化指數。研究結果表明，研究區荒漠植物的葉片總熱值顯著低于中國陸生植物的平均水平（圖1），主要歸因于研究中超過半數的物種是具有極高灰分含量的肉質植物。葉片肉質化程度完全主導了研究區不同功能類群植物葉片熱值的差異（圖2）。葉片熱值特征的顯著差異暗示肉質植物應對干旱脅迫時的能量投入低于非肉質植物（圖3）。系統發生分析的結果表明熱值是保守的葉性狀，環境因子對其空間變異的影響相對有限，但盡管如此，干旱仍然在一定程度上對葉片中能量物質的積累具有直接的負面影響（圖4）。該研究從能量視角出發，為評估荒漠植物葉性狀與環境的相互作用提供了一定的見解，強調了熱值在生態學研究中的重要性。 

　　相關研究成果以Differences and spatial variations of plant leaf calorific value in deserts of the Hexi Corridor, Northwestern China為題在線發表在Science of the Total Environment上。研究工作得到第二次青藏高原綜合科學考察研究、國家自然科學基金項目的資助。

　　論文鏈接 

圖1 河西走廊荒漠植物與中國陸生植物葉片熱值的差異

圖2 不同功能類群荒漠植物葉片熱值的差異

圖3 肉質植物與非肉質植物葉片熱值的差異

圖4 環境因子對究區荒漠植物葉片熱值空間變異的影響