中国植物生态学研究40年：历程、进展与展望 (连载之八)

蒋高明 刘美珍 李彩虹  郭立月 原寒徐子雯

中国科学院植物研究所植被与环境变化国家重点实验室

本文载中国生态学会主编《中国生态学学科40年发展回顾》，科学出版社，2020，pp.173-187

5.4 全球变化生态学

全球变化下，植物叶片中化学元素及它们之间的化学计量平衡不仅受土壤养分影响，也受到植物本身维持多种功能养分需求的影响。生态系统不同氮循环途径对自然界氮素的竞争是同时发生的，土壤中无机氮会影响不同氮循环的响应格局。关于CO2浓度升高对植物生产力影响的研究，随着涡度相关技术的快速发展而取得了很大的进展。但是，关于大气循环和传输的机制容易研究，而在植被与大气界面之间的物质流动仍然缺乏科学数据，还需要深入研究。

气候变化会降低生物多样性和群落初级生产力，温度和降雨对生物多样性的影响也不十分清楚。内蒙古草原生态系统的研究表明物种丰富度促进群落稳定性通过增加物种之间的异步动态，但是气候变化会消减这种正效应，进而影响群落稳定性（Zhang et al. 2018）。在我国，研究森林生态系统、草地生态系统和灌木生态系统，寻找维持生态系统的生物多样性机制，探索不同陆地生态系统土壤碳固持能力，是全球变化生态学研究的长期目标。

气候变化影响植物与其他物种的竞争能力，干扰了植物和传粉者、菌根、食草动物或者病原体之间的相互关系。温度升高是气候变化最容易理解的，温度也是对植物生长影响最明显的环境因子。但是从长期角度，难以预测降雨模式改变或者极端事件受全球变化的影响方向与成都。大气组成包括CO2浓度升高也会影响植物的表现和相互作用（Leakey et al., 2009）。植物通过改变物候和分布模式来响应气候变化，这些变化在我国不同的生态系统中表现是什么？均需要进行深入的研究。

5.5 生物多样性

对于生物多样性的基础工作还要加强。我国有6个生物多样性热点地区，分别是吉林长白山地区、祁连山地区、伏牛山地区、秦岭地区、大巴山地区、大别山地区、浙皖低山丘陵、浙闽山地地区、川西高山峡谷地区、藏东南部地区、滇西北地区、武陵山地区、南岭地区、十万大山地区、西双版纳地区、海南中部地区。上述地区均被《中国生物多样性保护行动计划》列为优先保护地区。中国西南山区就是CI确定的全球34个生物多样性热点地区之一。它西起西藏东南部，穿过川西地区，向南延伸至云南西北部，向北延伸至青海和甘肃的南部，这里拥有12000多种高等植物和大约50%的鸟类和哺乳动物。对于这些热点地区，中国植物生态学家，需要联合动物、微生物专家，进行生物多样性家底清查，并培养年轻人。

在物种竞争、相互促进和共存策略的机制是植物生态学家感兴趣的问题。资源可利用性、环境胁迫和干扰因素对物种形成的作用，物种相互作用的信息传递是如何实现的，如何影响生态系统多样性和稳定性？生物多样性结构和动态与群落水平的物质流动有何联系？在生态系统水平上，如何保持生物多样性和功能多样性？都是具有挑战性的研究课题。

5.6 应用植物生态学

植物生态学研究的目的在于阐明外界条件对植物形态结构、生理活动、化学成分、遗传特性和地理分布的影响；植物对环境条件的适应和改造作用。为农业、林业、畜牧业生产服务。植物生态学也是环境保护尤其是自然保护的理论基础之一，因此植物生态学具有很强的应用性。

很多人试图想把生态学上升为一种像数理化那样的非常严谨的实验科学，这是对自己的学科信心不足造成的。其实，在与人类生存相关的整个学科体系之中，生态学应该统领农、林，水，地，甚至数、理、化。现在一切技术都试图想让人类生活得更舒服，所谓的全球经济一体化，信息化、地球村等等。但是带来了很大的问题，如气侯变化、物种消失、生物多样性下降、环境污染加剧、生存质量的急剧恶化。对于这些问题的解决，需要中国生态学家，用系统科学的智慧，从源头发现问题并解决问题。

植物生态学的主要应用方向包括：1）自然保护区建设，发现植物的分布规律，植物与动物，植物与微生物之间的天然联系，并应用于自然保护。2）生态农业，地球上一切可利用能源来自太阳能，人类的食物也如此。将生态学的基本原理应用到农业中去，逐步叫停围绕食物链上的几万种化学物质，从源头解决面源污染、食物污染问题，修复退化的耕地，并从源头减少病人，解决医患矛盾。生态农业是生态文明建设的重要抓手，这一点我国投入的力量显然是十分微弱的。3）污染生态学，重视垃圾资源化研究。在自然生态系统中式不存在垃圾的，人类制造的垃圾能否在最小的处理成本下实现资源化利用？都需要生态学家给出方案。4）恢复生态学，过去针对自然生态系统进行的生态恢复研究较多，今后应加强退化农田、湿地与矿山的生态修复工作，并实现产业化修复。5）生态林业，目前造林存在严重的物种单一问题，如何利用群落学原理，让人工林本地化、多样化，实行固碳、固氮、固土等生态系统服务，是生态林业需要面对的实际问题。7）城市生态学，城市绿化要改变速绿和物种单一现象，发展城市森林，建设城市植被，要让自然要素出现在城市中的每一个角落，充分发挥城市绿肺的功能。

总之，过去40年中国植物生态学发展迅猛，取得了很多可圈可点的成果，对于这些成果，我们不可能一一提到，甚至会挂一漏万。但是，我国植物生态学研究，目前还是偏重于理论，对于国家亟需的粮食安全、生态安全、生态文明建设所需要的硬技术，缺乏系统的、独立的研究，国家应加强这方面的布局，引领全球的植物生态学家，从实验室走出来，着手解决困惑人类可持续发展的众多棘手生态环境问题。

参考文献（略）