Nutritional regulation of the trade-off between carbon assimilation and water loss across and within Mediterranean plant species

IF 6.3 1区环境科学与生态学 Q1 ECOLOGY

Journal of Ecology Pub Date : 2026-09-15 DOI:10.1111/1365-2745.70437

Angela Illuminati, José Ignacio Querejeta, Silvia Matesanz, Adrián Escudero

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Abstract

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地中海植物物种间碳同化和水分流失的营养调节

光合作用的最低成本经济理论（LCE）假设叶片氮(N)调节植物碳增益和水分损失之间的平衡，富氮叶片比贫氮叶片表现出更高的光合效率和更低的蒸腾速率。然而，受进化史等因素的影响，共存物种间水分和氮的获取和利用的最佳平衡可能存在很大差异。了解共生物种在光合作用过程中如何平衡水分和养分的利用，以及这如何影响生态生理性能和生长，具有生态学意义，特别是在水资源有限的环境中。在这里，我们研究了LCE理论是否可以解释在最佳、非限制性水分和营养条件下生长的23种自然共生的地中海灌木物种的叶片水分利用特征差异。具体来说，我们评估了叶片氮含量对与水分利用相关的三个叶片性状的种间和种内变化的影响：δ 13c（代表内在水分利用效率，WUEi）、δ 18o（代表气孔导度）和IMS（综合代谢策略，综合两种同位素来估计叶片代谢效率的指数），这三个性状代表了潜在的系统发育限制。我们还研究了这些性状如何影响植物跨物种的相对生长率。23种多年生植物的叶片性状在水分和养分利用方面表现出较大的种间差异。不同物种叶片平均氮含量在2.4 ~ 6%之间，与δ 18o和IMS均呈正相关，表明富氮叶片气孔调节更严格，代谢效率更高。系统发育混合模型证实，叶片氮是不同个体间叶片水分通量（δ 18o）和代谢效率（IMS）变化的主要驱动因素。植物生长速率的种间变异主要受叶片氮和IMS的驱动。合成。我国旱地植物群落的巨大功能多样性导致了共发生物种间水分和养分输入混合优化的显著差异。我们的研究结果提供了实验证据，表明在受控的、非限制性的条件下，增加叶片的氮投入与提高光合效率和减少水分流失有关，无论是跨物种还是物种内。此外，他们支持IMS作为碳同化和水分流失之间权衡的综合指标。

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来源期刊

Journal of Ecology 环境科学-生态学

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期刊介绍： Journal of Ecology publishes original research papers on all aspects of the ecology of plants (including algae), in both aquatic and terrestrial ecosystems. We do not publish papers concerned solely with cultivated plants and agricultural ecosystems. Studies of plant communities, populations or individual species are accepted, as well as studies of the interactions between plants and animals, fungi or bacteria, providing they focus on the ecology of the plants. We aim to bring important work using any ecological approach (including molecular techniques) to a wide international audience and therefore only publish papers with strong and ecological messages that advance our understanding of ecological principles.