阔叶红松林是我国东北林区的地带性顶级群落，具有复杂的群落结构和丰富的生物资源，也是东北地区重要的森林碳汇，对维持生态系统稳定和区域生态安全具有重要作用。然而，阔叶红松林存在红松幼苗天然更新障碍问题，一直是森林经营以及生态领域的难题。自上世纪50年代以来，经过诸多林学和生态学家的大量研究，太阳光被普遍认为是驱动红松更新的关键因子。这是因为太阳光不仅为植物光合碳同化过程提供必要的能量输入，更重要的是不同波段的光谱分区可以作为信号，调节植物的生长发育和形态建成。以往研究主要关注光强的影响，忽略了林下剧烈变化光谱的生物学影响，具体调控机制不清。冠层光谱组成如何调控红松幼苗的功能性状表达，以及对森林更新的驱动作用知之甚少。

基于此，中国科学院沈阳应用生态研究所森林生态系统管理团队选择阔叶红松林典型代表性树种红松（Pinus koraiensis）和蒙古栎（Quercus mongolica）作为主要研究对象，通过光谱控制实验，研究其在不同光谱分区下形态发育、生长速度、光合特性等响应特征，以及典型功能性状的可塑性变化。结果表明蓝光有利于两个树种的幼苗生长发育；相反，UV-B辐射显著抑制了红松的生长速率，但促进了蒙古栎的株高、总叶面积和生物量积累。在光谱响应程度方面，红松在叶绿素和花青素等生理生化方面具有高可塑性，而蒙古松主要体现在形态特征方面（图1）。以上结果表明两个优势树种具有显著差异的光谱适应策略（图2）：蒙古栎作为阔叶落叶树种，其幼苗阶段倾向于通过调整植株形态来提高光截获能力，而红松作为常绿针叶树种，主要依靠于光合生理生化过程来提高光利用效率。该研究为促进阔叶红松林天然更新和提升生态系统功能提供了重要科学依据。

研究结果以“Contrasting light capture strategies between shade-tolerant and -intolerant tree seedlings responding to solar canopy spectral composition” 为题发表于Environmental and Experimental Botany。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.envexpbot.2024.105857

图1 不同光谱下红松和蒙古栎幼苗功能性状可塑性（RDPI）差异

图2 红松和蒙古栎幼苗光适应策略