文献题目：全球地上与地下植物生物量分布及其环境驱动因素
简介
植物通过地上和地下部分在全球碳循环中发挥关键作用。然而，目前的研究主要集中在地上部分，而地下根系的生物量却鲜有关注。本文基于17,814条植物根-地上生物量比例（Root-Mass Fraction, RMF）数据，结合63项环境变量，首次生成了全球植物生物量地上与地下分配的高分辨率空间图谱。这一研究揭示了温度、水分和土壤特性对生物量分配的重要作用，为气候变化情境下的碳循环模型提供了重要参考📊。
正文部分
1. 研究背景
植物在陆地生态系统中分配生物量时面临“资源分配权衡”：
地上部分主要用于光合作用（吸收光和CO2）； 地下部分用于吸收水分和养分。
在寒冷或干旱地区，由于地下资源匮乏，植物倾向于将更多的生物量分配到根系（即更高的RMF）。然而，全球RMF的分布模式及其驱动机制仍不清楚，这限制了我们对植物碳储存潜力和生态系统响应的理解。
2. 研究方法
数据采集
研究团队整合了17,814条植物RMF数据，涵盖森林（5,170条）、草地（1,293条）和灌丛（340条）等多种生境。这些数据覆盖全球多个地区，从寒冷的青藏高原到炎热的热带草原。
环境变量
分析包含63项环境变量，主要包括：
- 气候因素
：年均温、降水、干燥度指数等； - 土壤特性
：有机碳氮比、砂土含量、pH值等； - 植被指数
：如归一化植被指数（NDVI）。
模型构建
使用随机森林模型分析RMF的驱动因素； 综合模型对RMF的预测，生成全球RMF分布图； 结果通过交叉验证和空间分辨率校验提升预测精度。
3. 研究结果
结果一：RMF的全球分布特征
- 森林
：寒冷的北方针叶林和干旱的地中海区域RMF最高；湿润的热带森林RMF最低。 - 草地
：温带草地（如青藏高原）的RMF高于热带草原。 - 灌丛
：干旱生境（如南非）RMF最高，湿润地区RMF最低。
🌟图解：
森林的平均RMF为0.22*（即地上生物量约占78%）； 草地RMF显著更高，达0.67*，反映出其地下资源分配的显著性。
结果二：RMF的环境驱动因素
- 温度与水分
在温暖湿润地区：植物更多分配资源到地上部分，RMF降低； 在寒冷干旱地区：植物更多分配资源到根系，RMF升高。
- 土壤特性
高砂土含量导致RMF升高，因砂土的持水能力较差； 有机碳氮比在草地和灌丛中显著影响RMF，但在森林中作用较弱。
🌟关键发现：
研究表明，气候变量（如温度和降水）对RMF的解释力约占47%，是影响RMF分布的主要驱动因素。土壤因素和植被特性分别贡献了28%和25%的解释力。
结果三：地上与地下生物量的全球分布
全球植物生物量的24%储存在地下： - 森林
：地下生物量占22%； - 草地
：地下生物量占67%； - 灌丛
：地下生物量占47%。
- 森林
总地下碳储存量约为113 Gt（90-135 Gt），但区域分布差异显著： 热带森林的地下碳储存总量较高，但RMF低； 高纬度草地的RMF较高，但地下碳储存量相对较低。
🌟图解：全球地下碳储存的高分辨率地图显示了草地在全球碳循环中的关键作用。
4. 意义与讨论
生态学意义
本研究揭示了植物生物量分配的全球权衡模式，强调了植物在不同资源限制条件下的适应性策略； 干旱和寒冷地区的高RMF表明，这些区域在气候变化背景下可能具有较强的地下碳储存潜力。
政策与管理启示
森林的地下碳储存能力可能被高估，草地和灌丛在碳汇管理中的作用应得到更高关注； 不同生态系统的RMF模式为生态恢复和碳循环模型优化提供了科学依据。
总结
本研究生成了全球植物生物量分配的高分辨率图谱，揭示了气候、水分和土壤特性对RMF分布的驱动作用。研究强调了草地和灌丛在全球碳循环中的重要性，为气候变化下的碳管理策略提供了数据支持。
互动问题
🤔如何在未来气候情景下实现森林、草地和灌丛的碳汇优化？您认为地下碳储存的潜力是否被低估？
欢迎在评论区分享您的见解🌱！
标签：#生物量分配 #碳循环 #气候变化 #植物碳储存 #生态系统管理
