“植”在美丽中国——植被与环境变化国家重点实验室

植被与环境变化国家重点实验室于2007年10月获得批准建设，2009年12月通过验收，其前身为1989年成立的“中国科学院植被数量生态学开放研究实验室”。实验室围绕植被与环境变化的国际重大前沿科学问题和国家战略需求开展创新性研究，重点进行植被格局与演变、生物多样性与生态保育、全球变化的响应与适应、生物地球化学循环和生态草牧业与可持续性5个方向的研究工作。其发展目标是在植被与环境变化领域取得具有重要国际影响的研究成果，为植被资源的保护和利用、国家生态环境的良性发展提供科技支撑；建成生态学领域具有重要国际影响力的科学研究、人才培养和学术交流基地。

“植”同道合，责任重大

植被与环境变化国家重点实验室现由19个研究组构成研究主体，并按研究方向设置5个研究群；主要依托分析测试中心和10个野外站、中国生态系统研究网络（CERN）生物分中心和中国科学院内蒙古草业研究中心开展工作。分析测试中心包括化学分析实验室、稳定性同位素实验室、生理生态学实验室、分子生态学实验室、3S实验室、环境变迁实验室和植物水分养分实验室。拥有电感耦合等离子体发射光谱仪、电感耦合等离子发射质谱仪、稳定同位素比率质谱仪、气相色谱仪、碳氮元素分析仪、激光粒度仪、流动分析仪、遗传分析系统、荧光成像系统、纹理密度测量仪等主要仪器设备，共有10万元以上仪器设备40台（套），总价值2000余万元。10个野外站中包括3个国家站和4个CERN站，各野外站充分发挥科研支撑作用的同时，每年还接待其他科研单位、院校大中小学生实习、开展夏令营等活动。

实验室现有科研人员93名，包括中国科学院院士2名、国家杰出青年科学基金获得者3名、国家“百千万人才工程”入选者1名、国家引进人才计划入选者4名、中国科学院引进国外杰出人才计划入选者4名。研究人员以中青年为主，50岁以下的研究人员约占85%，35岁以下的青年科研人员超过30%。有在读研究生160余名，每年在植物生态学、生态系统生态学、植物生理生态学、理论生态学、全球变化生态学、恢复生态学等研究方向上分别招收博士生和硕士生20～30人，同时还与其他高校和科研单位联合培养研究生。目前，实验室承担各类科研项目课题180余项，主要包括国家重点研发计划、科技部原“973”计划、科技基础条件平台、科技支撑计划、国家自然科学基金、中国科学院战略性先导科技专项和国际合作等项目。近5年发表SCI论文700余篇，包括在Nature Communications、Nature Geoscience、Proceedings of National Academy Sciences USA、Ecology、EcologyLetters、Journal of Ecology、Functional Ecology、Global Change Biology、Global Ecology and Biogeography、New Phytologist、Journal of Experimental Botany等生态学旗舰杂志上发表多篇原创性论文；获授权专利28项。

近年来，实验室与美国、德国、加拿大、日本、瑞士、法国、荷兰、芬兰、蒙古、苏丹等20多个国家和地区的科研机构和高等院校及组织建立了合作交流关系，同时积极主办和参与了相关的学术会议。为吸引优秀科研人才、加大开放力度、加强学术合作与交流，按照财政部、科技部《国家重点实验室专项经费管理办法》，每年设置一定比例的开放课题。多年来，实验室积累了大量野外调查、科学实验和理论研究数据，在国际生物多样性和全球变化等生态学研究领域逐渐崭露头角，也成长为中国植被与植被图、草地生态科学、森林大样地和全球变化生态学等研究领域的优势单位。植被与环境变化国家重点实验室已成为我国植物生态学领域科学研究、人才培养与高水平国际合作的重要基地。

“植”向远大，成果丰硕

2019年3月19日，植被与环境变化国家重点实验室2018年度学术委员会会议在中国科学院植物所召开。会上，委员们对实验室目前存在的主要问题和评估工作提出建议：一是要鼓励和引导对重大科学问题长期、系统性研究，加强开展与国家战略需求相关的研究，并在已有的研究基础上，提出国际前沿性科学问题；二是要结合实验室研究方向和重大任务，优化和推进研究群建设、人才项目设置机制；三是要精准把握评估规则，系统梳理和凝练代表性科研成果、突出亮点工作，梳理人才培养成果；四是要打造实验室特色的学术交流品牌；五是要加强特色平台建设、数据共享。

4月，实验室科研人员在氮富集下植物功能性状对高寒草地生产力的调控机制方面取得了好成绩。氮素是植物生长的重要限制因素，其变化会对生态系统结构和功能产生重要影响。一般认为，草地生态系统中的氮富集会提高其生产力。但近年来的研究却显示氮富集引起的磷限制、多样性降低和群落组成改变，可能会抵消氮输入对生产力的促进效应。因此，阐明氮富集对草地生态系统生产力的影响机制成为当前全球变化生态学领域的焦点话题。作为连接全球变化与生态系统功能之间的桥梁，植物功能性状为解析草地生态系统生产力对氮富集的响应机制提供了可能途径。然而，目前仍缺乏氮富集背景下植物功能性状调控草地生产力的实验证据。

实验室研究团队依托在青藏高原高寒草原建立的长期氮添加实验平台，揭示了氮富集下植物功能性状与生态系统生产力以及水分、光照和磷元素等资源的利用效率之间的关联。研究人员发现，随着施氮量的增加，叶片磷含量功能多样性降低，使得光、磷利用效率持续降低；同时，优势物种叶面积增大引起的群落光拦截增加的正效应，以及叶片磷含量功能多样性下降的负效应，共同导致生产力和水分利用效率沿氮梯度呈先上升后下降的趋势。

这是团队在前期发现植物氮磷化学计量比能够调控生态系统碳通量对氮输入响应的基础上，针对氮富集下植物形态性状及性状功能多样性调控高寒草地生产力相关机制的进一步研究工作。研究结果为理解大气氮沉降背景下草地生态系统生产力的动态变化提供了新视角，也为退化草地生态系统的可持续管理提供了启示。

7月，实验室研究人员再创佳绩，解析了高寒草地土壤碳分解温度敏感性的调控机制。土壤碳分解的温度敏感性表征土壤碳分解过程对温度的响应程度，通常用Q10来表示，即温度每增加10摄氏度土壤呼吸速率增加的倍数。这一参数的大小在一定程度上决定着陆地生态系统碳循环与气候变暖之间反馈关系的方向与强度，是陆地生态系统碳循环中的关键参数。因此，土壤碳分解的温度敏感性及其调控机制成为近20年来全球变化生态学领域广泛关注的重要问题。然而迄今为止，学术界尚未能全面解析底物、环境、微生物等属性对土壤碳分解温度敏感性的影响机制。

实验室研究人员以青藏高原高寒草地为研究对象，基于自然土壤剖面形成的理化性质梯度，并结合长期培养实验、碳分解模型以及控制实验等多种手段，揭示了土壤碳分解温度敏感性垂直变异的调控机制。研究人员发现，深层土壤中较低的微生物丰度与较强的团聚体保护使其碳分解的温度敏感性显著低于表层土壤。进一步研究发现，不同碳组分温度敏感性的调控机制存在差异：活性碳分解温度敏感性的垂直变异主要受微生物群落调控，而惰性碳分解的温度敏感性则主要受团聚体保护的影响。该研究揭示了土壤碳稳定性机制在调节土壤碳分解过程中对气候变暖响应中的关键作用，相关结果为准确认识陆地生态系统碳循环与气候变暖之间的反馈关系提供了启示。

前不久，实验室又在揭示荒漠草原生态系统氮水调节机制方面取得新进展。基于内蒙古北部荒漠草原生态系统大幅度降水梯度（包含极端干旱和极端降水年型）和氮素添加交互作用的长期野外模拟试验资料发现，荒漠草原植被地上净初级生产力（ANPP）和植物群落水平高度（CWM）都会随着降水量增加呈线性增加趋势，而氮素添加将进一步增强降水效应，特别是提高了植物对降水变化的敏感性。除此之外，研究人员还发现，随着降水量的增加，荒漠草原群落物种组成发生显著变化，优势种由石生针茅等多年生禾本科植物转变为茵陈蒿等非禾本科植物。这意味着正在发生的气候变化及其与氮沉降的耦合作用将可能对荒漠草原生态系统造成不可逆的影响。

该研究为理解生态系统如何适应气候变化和营养富集的新环境提供了新视角，也为生态系统的恢复、重建、可持续发展评估及管理提供了依据。研究工作表明，有必要强化生态系统对气候变化的适应与减缓研究，以确保地球系统的可持续发展。

未来，实验室将继续推进5个研究方向上的工作进展，加强以高寒生态系统、温带草原、森林、土壤、生物多样性以及全球变化为重点的成果凝练，注重年轻科研人员科研能力的提高，通过加强实验室内各单元之间的、与所里各部门之间的沟通、适时建立成果备案制度、积极组织召开全国性的学术会议等举措，促进实验室良性运转，进一步扩大实验室在国内外的影响力。