植物功能性状（Plantfunctionaltrait）是植物经过长期适应与进化后形成的、与其生长、繁殖或生存等密切相关、相对稳定的和可测量的特征参数（Heetal.,）。传统上，器官或物种水平的植物功能性状被广泛地用于揭示植物对环境的适应/响应、以及对资源和水分等利用策略等。近年来，如何利用植物功能性状预测生态系统功能、甚至是多功能逐步成为该领域研究的热点与难点。基于功能性状的生态学正在重塑很多经典的生态学命题，比如生物多样性-生态系统功能关系（BEF）的研究、正逐步演变为植物功能性状-生态系统功能关系的研究。然而，由于未充分考虑特定群落（或生态系统）的重要背景信息以及尺度涌现的特征，传统的器官或物种水平的植物功能性状在预测更高层次的生态系统过程和功能（GPP、NPP、NUE）时面临巨大挑战，且颇具争议。
在本研究中，科研人员基于最近发展的植物群落功能性状概念，即“植物群落功能性状被定义为“在群落尺度可被单位土地面积标准化的、能体现生物（植物、动物、微生物）对环境适应、繁衍和生产力优化的任何可量度的性状（以强度或密度形式呈现）”（Heetal.,），进一步发展了植物群落功能性状的二维特征新观点（图1）。具体来说，表征单位面积之植物群落功能性状的密度参数，它通常对应了内禀性的生长效率性状（效率性状，efficiencytrait）；而将表征单位面积之植物群落功能性状的强度参数，它通常对应了单位面积功能性状的数量（数量性状，quantitytrait）。在此基础上，研究人员可以将个体或物种水平的植物功能性状与背景信息相结合，形成解释生态系统生产力时空变异性的二维植物群落功能性状，从而构建基于植物群落功能性状预测生态系统功能的新框架。以叶片氮为例，可分为单位土地面积叶片平均氮密度（mgg–1，对应效率性状）和累计氮强度（gm–2，对应数量性状），它们分别代表了效率性状和数量性状，共同调控植物群落的单位时间生产能力。在具体操作中，自然群落中存在许多成对的植物群落功能性状，它们协同或互补地调控着生态系统多种过程和功能，如何解开多种功能性状的纠缠关系将至关重要。
图1植物群落功能性状之二维特征（内禀的效率性状vs.数量性状）
研究人员使用他们系统地测定的中国73个自然生态系统中个样品（物种）的叶片氮素数据、配套群落结构数据等（图2），分别计算群落加权平均的叶片氮素密度(Nefficiency,mgg–1)和单位土地面积叶片氮素累积量(Nquantity,gm–2）。主要拟解决问题如下：（1）Nquantity和Nefficiency作为植物群落性状的两个维度，空间变异规律如何？（2）Nquantity和Nefficiency响应环境因素变化有何差异或者相似性？(3)如何结合植物群落性状才能更好地预测自然生态系统生产力空间变异？
图2．野外采样点在不同生物群区中的分布
结果表明，Nefficiency和Nquantity都受到环境因素（气候和土壤因素）的显著影响，但是影响方向却相反；多变量偏回归分析表明，生长季节长度（Lgs,partialR2=0.32）,Nquantity（partialR2=0.25）和土壤因子（SoilPC1,partialR2=0.）可解释生态系统生产力的大部分变异；而Nefficiency（partialR2=0.）只能解释生态系统初级生产力的一小部分变异这也间接呼应了前人简单利用叶片氮含量（类似于本研究的Nefficiency或Nefficency）难以解决生态系统生产力空间变异的结果。综合来看，考虑植物群落功能性状二维特征后(效率性状和数量性状)，即使不直接考虑气候因素，也可以很好地解释自然生态系统初级生产力的空间变异（图3）。
图3（结构方程模型）植物群落功能性状对生态系统年初级生产力总量的直接和间接效应
该研究结果表明，植物群落功能性状的二维特征（效率性状和数量性状）可很好地预测生态系统生产力时空动态。未来除了应加强植物群落功能性状对生态系统多功能的关系研究，还应加强多种群落功能性状的纠缠关系，为简化／更准确预测生态系统多功能性提高供理论依据。
相关研究论文近期于《EcologicalIndicators》在线发表。第一作者为中国科学院地理科学与资源研究所博士研究生闫镤，通讯作者为地理资源所何念鹏研究员；其他贡献作者分别为李明旭博士，于贵瑞院士，以及来自美国内布拉斯加大学林肯分校自然资源学院的漆燚博士。该研究受到国家科技部基础资源调查项目（FY）国家自然科学基金委（,,）的资助。基于于贵瑞和何念鹏团队近期原创性发展的“生态系统功能性状或植物群落功能性状”概念体系，团队研究人员已从不同研究角度发表了22篇科研论文；敬请大家批评指正、欢迎深入讨论与合作！
相关研究论文的发表信息：
1.YanP,LiMX,YuGR,QiY,HeNP..Plant