近日,我校竹子研究院宋新章教授领衔的“竹林碳汇和生态多功能服务创新团队”在国际顶级期刊《Advanced Science》(中科院一区TOP,IF5-year= 15.6)上发表了题为“Compartmentalized Homeostasis Drives High Bamboo Forest Productivity Under Nutrient Imbalance”(毛竹跨器官内稳态机制驱动竹林高生产力)的研究论文。该研究通过全国毛竹林调查、野外养分添加试验和文献数据整合等多种研究手段,首次揭示了毛竹通过一种独特的“跨器官稳态”策略,高效应对土壤养分失衡,从而维持其超高生产力的内在机制,为理解全球变化下森林生态系统的适应性与稳定性提供了全新视角。

面对亚热带地区普遍存在的“富氮、少有效磷”土壤环境,传统理论认为植物难以兼顾快速生长与内部养分平衡。宋新章教授团队联合多个国内外研究机构,通过覆盖我国毛竹主产区的大规模野外调查与控制养分添加实验,系统解析了毛竹“破解”这一生态难题的奥秘。

研究发现,毛竹创新性地采用了“器官分工,元素解耦”的智慧策略。其叶片作为“光合车间”,无论外界磷供应如何波动,都严格维持氮磷比例的稳定,确保了核心代谢功能的高效与可靠。而枝、干等木质组织则扮演“灵活仓库”的角色,可根据土壤磷丰缺动态储存或调用磷元素。这种在器官层面将氮、磷调控策略“分离”的模式,被定义为“跨器官分区内稳态”。它使毛竹在广泛磷限制的压力下,既能保障生长“引擎”(叶片)的稳定运行,又能通过“后备仓库”(木质部)缓冲外界资源波动。

进一步研究证实,这一灵活机制是毛竹在竞争中胜出的关键。与周边绝大多数树种相比,毛竹叶片氮磷比的变异系数相对较低,生产力却能高出约25%。该研究不仅揭示了毛竹作为速生植物成功的生理生态学基础,其提出的“分区稳态”概念更创新性突破了传统生态化学计量学中稳态与可塑性对立的经典范式,为预测和调控森林生产力对全球变化的响应提供了新理论框架。

开云电竞s13为论文第一完成单位,宋新章教授为通讯作者,王志康副教授为论文第一作者,李全副教授为共同第一作者。来自荷兰生态研究所(NIOO-KNAW)、阿姆斯特丹大学、北京大学等国内外科研单位人员作为合作者参与该项工作。该研究得到了国家自然科学基金、浙江省自然科学基金等项目的资助。
论文链接:http://doi.org/10.1002/advs.202517442
(竹子研究院 王志康)