高山植物光合与呼吸特性的温度驯化及其对碳收支的影响

陆地植物的光合作用吸收二氧化碳，呼吸作用放出二氧化碳，这两个基本生理过程的结果会直接影响主要温室气体二氧化碳在大气中的浓度变化。我们知道光合和呼吸速度会随环境温度的迅速变化如昼温夜凉或晨冷午热等而迅速变化，这种生理反应的温度特性又会随植物生长环境温度的长期变化如气候变暖而变化，后者即所谓光合或呼吸的温度驯化。如果要准确预测在未来气候变暖条件下植物对大气二氧化碳浓度有多大的影响，就必须正确理解和定量评估光合和呼吸的温度驯化，因为后者必然会影响植物与大气的二氧化碳交换。为此，本课题通过野外和室内的模拟实验，主要探讨青藏高原植物的光合与呼吸作用对温度的驯化过程和驯化程度；同时利用植物生理模型定量评估这两种温度驯化对植物碳收支的影响。这些结果是我们理解植物尤其是青藏高原这一特殊生态环境下的植物的生理生态特性所必需的，同时也是我们评估植物在全球变暖条件下对大气二氧化碳浓度的可能影响时不可或缺的。

光合作用和呼吸作用是植物生长的两个基本生理过程，也是决定大气-生物圈碳循环的主要环节之一。气候变暖导致的温度上升会影响植物的光合和呼吸速度，而后者也会反过来影响未来大气二氧化碳浓度的变化，进而和全球变化紧密相连。阐明植物对温度变化的响应，不仅对理解和评估植物碳代谢具有重要意义，也是预期气候变暖对生态系统碳循环的影响所必需的。本研究以青藏高原植物为研究对象，探讨了长期增温环境下高山植物的光合和呼吸特性及其对温度变化的响应，同时阐明了其他环境因子如放牧和降水对上述反应的影响。结果表明：1）长期增温条件下，高山植物的光合和呼吸作用都表现出不同程度的驯化，这种驯化在一定程度上可以减缓在高温条件下植物物质生产的减少；2）放牧会通过改变群落内微环境影响植物光合和呼吸作用及其对温度变化的敏感性和驯化程度；3）降水条件的改变也影响植物呼吸作用及其温度敏感性，而且降水对植物呼吸的影响在增温条件下尤其显著。这些结果增强了对植物尤其是青藏高原这一特殊生态环境下的植物的生理生态特性的了解，也为评估植物在全球变暖条件下对大气二氧化碳浓度的可能影响提供了重要的基础数据。该研究已发表SCI收录论文1篇。