叶片磷组分作为表征植物磷利用策略的关键指标，根据功能可分为无机磷、磷脂磷、核酸磷、残渣磷、代谢磷五大类。植物通过动态调节不同磷组分的分配比例，实现对有限磷资源的高效利用，这一过程被认为是植物适应磷限制环境的重要策略。然而，现有研究多局限于单一森林类型的有限物种，跨生态系统尺度的磷分配规律研究仍存在明显空白，这主要受制于传统磷组分测定方法耗时耗力的技术瓶颈。因此，急需一种高效且快速表征叶片磷组分变异的方法来填补数据缺口，从而加深对植物磷利用策略的理解。
针对上述问题，中国科学院植物研究所植被结构与功能研究组依托中国科学院多个林冠塔吊平台，采集了我国三大典型森林生态系统（吉林长白山温带阔叶林、浙江古田山亚热带常绿林、云南西双版纳热带雨林）的林冠叶片样本。通过整合叶经济学谱与高光谱遥感技术，解析了跨气候带森林叶片磷分配格局。研究结果表明，磷限制环境驱动了植物磷资源的优化配置，植物通过减少叶片磷向无机磷和磷脂磷的分配，将更多的磷分配给核酸磷和代谢磷，形成以高光合磷利用效率为特征的保守型磷利用策略。此外，虽然叶片磷组分与叶经济性状存在密切联系，但基于叶反射光谱构建的偏最小二乘回归模型展现出更优的预测性能。本研究首次从跨气候带视角揭示了森林生态系统叶片磷分配策略的环境适应机制，建立的“光谱-磷组分”定量反演模型突破了传统化学分析方法的技术限制，为全球变化背景下森林生态系统植物磷利用策略的动态监测提供了创新技术手段。研究结果进一步深化了对植物磷利用策略的理论认知，也为改进陆地生态系统模型中的磷循环过程提供了关键数据支撑。
该研究成果于5月19日在线发表于国际学术期刊New Phytologist。植物所硕士研究生董婷婷为论文第一作者，严正兵研究员为通讯作者。香港大学吴锦副教授、中国农业大学韩文轩教授、植物所刘晓娟研究员、日本林业综合研究所Yuki Tsujii博士、美国威斯康星大学麦迪逊分校Philip A. Townsend教授、西班牙生态研究和林业应用中心Josep Peñuelas教授等参与了该项研究。该研究得到植被与环境变化重点实验室骨干人才项目和国家自然科学基金面上项目等的资助。
文章链接：https://doi.org/10.1111/nph.70219
依托林冠塔吊观测系统解析并预测跨气候带森林叶片磷分配格局