長白山林線過渡帶樹島土壤微生物群落結構和生態功能

馬銳驁,吳 輝,王志瑞,戴冠華,于大炮,姜 勇,李 慧,*

1 中國科學院沈陽應用生態研究所,森林生態與管理重點實驗室, 沈陽 110016 2 中國科學院大學, 北京 100049

林線過渡帶是森林和其他植物地理群落之間的交錯地帶,包括從郁閉森林線(郁閉度大于0.2且樹高大于3 m)到樹種線(樹高不足2 m 的矮曲木生長的上限)的區域[1]。在這一特殊地帶,喬木處于生長極限臨界狀態,生態系統結構、功能和生態過程在很小的海拔梯度內發生劇烈變化,生物多樣復雜,對全球氣候變化及人類活動干擾均極為敏感,歷來被生態學家視為生態系統脆弱區和全球變化預警區[2- 3]。在林線過渡帶內,由于局部地形條件的差異,具有遮蔽的微地形提供了溫暖、少風、高濕的微氣候,形成斑塊狀或條帶性的不連續樹木分布集群,稱為 “樹島”[4]。樹島內生存的樹木通常能達到與較低海拔郁閉森林同樣的高度和胸徑,因此揭示樹島這一特殊生境的生態特征及其形成機制,對于預測未來氣候變化下林線動態具有重要意義。

之前對于林線過渡帶的研究大多關注地上植被群落結構特征[5- 8],對于生物地化循環過程的重要參與者——土壤微生物群落卻知之甚少。土壤微生物是土壤養分循環的重要驅動者,直接參與碳、氮、硫、磷等養分的物質循環和能量代謝,并且與地上植被存在著緊密的養分交流和生態關聯[9- 10],對維持生態系統結構和功能具有重要貢獻。在林線過渡帶同一海拔高度,有的生境能適宜高大喬木生長,形成不同規模的樹島；而有的生境則形成高山草甸或苔原等開闊地帶。樹島內外溫度、輻射、地上植被群落組成、凋落物和根系分泌物、土壤理化性質等環境因子均存在巨大差異,必然選擇不同的土壤微生物群落；反之,土壤微生物群落結構和功能也將影響土壤養分循環,進而影響地上植被的生長和樹島擴張動態。

長白山北坡岳樺帶主要分布在海拔1700—2000 m,在海拔1950 m左右形成急變型林[11](圖1)。從海拔1900 m到2030 m為林線過渡帶,在過渡帶內,岳樺總體呈斑塊狀分布,形成大小不同規模的樹島。由于氣候變暖,長白山北坡岳樺林線在過去160年內上移了80米,樹島面積不斷擴張[12]。本文以過渡帶內較大的樹島(2.7 hm2)為研究對象(圖1),通過測定了土壤養分、土壤微生物呼吸和胞外酶活性,并采用宏基因組測序分析了土壤微生物群落結構組成和功能基因豐度,擬揭示樹島這一特殊生境的土壤微生物群落結構特征和潛在生態功能。同時,通過與同海拔的開闊區生境進行對比,從土壤養分和土壤微生物學角度,闡明樹島擴張的可能驅動機制。

圖1 長白山林線過渡帶開闊區與樹島相對位置示意圖 Fig.1 Schematic diagram of the open area and tree island in the treeline transition zone of Changbai Mountain treeline

1 材料與方法

1.1 研究區域簡介和土壤樣品采集

長白山屬于溫帶大陸性山地氣候,夏季溫暖多雨,冬季寒冷漫長。山頂和山下氣候差異大,年平均降水量為750 mm,年平均氣溫分別為2.8℃和7.3℃。降水多集中在夏季(6—8月份)。本研究選擇長白山北坡岳樺林-苔原過渡帶(42°04′—42°05′N,128°07′—128°08′E)為研究對象,海拔范圍2000—2030 m。如圖1,在這一林線過渡帶內,樹島中以喬木型岳樺(Betulaermanii)、牛皮杜鵑(Rhododendronchrysanthum)、小葉章(Deyeuxiaangustifolia)、篤斯越桔(Vacciniumvitis-idaea)為主。開闊區如圖1D,植物主要以灌木型岳樺(Betulaermanii)、牛皮杜鵑(Rhododendronchrysanthum)、小葉章(Deyeuxiaangustifolia)、篤斯越桔(Vacciniumvitis-idaea)為主。2019年7月,分別采集樹島與同海拔高度開闊區土壤,每個生境選取3個20 m×20 m樣方作為重復。在每個樣方內,選取中心和四個角共5個樣點采集土壤,混合成為一個土壤樣品。采集土壤時,先去除凋落物層,采用直徑3 cm土鉆鉆取表層(0—10 cm)土壤樣品,相當于有機質層(O層)。土壤樣品去除根系和石塊后分為三份：一份自然風干,用于測定土壤理化性質；一份4℃條件保存,用于測定土壤呼吸、微生物生物量和土壤酶活性；一份于-20℃保存,用于提取微生物基因組并進行后續測序分析。

1.2 土壤理化性質測定

1.3 土壤微生物量測定

微生物量碳(Microbial biomass carbon, MBC)和微生物量氮(Microbial biomass nitrogen, MBN)微生物量磷(Microbial biomass phosphorus, MBP)采用氯仿熏蒸-浸提法,微生物量碳氮用0.5 mol/L K2SO4溶液浸提后,濾液用TOC分析儀(High-TOC, Elementar Vario MACRO cube, Germany)進行測定。微生物量磷采用0.5 mol/L NaHCO3浸提,鉬銻抗比色法測定。

1.4 土壤呼吸測定

土壤基礎呼吸(Basal respiration, BR)測定：稱取15 g鮮土,置于150 mL三角瓶中,在25 ℃培養箱靜置24 h。將室內溫度調節至25 ℃,向三角瓶中泵入無CO2的空氣,充氣2.5 min后用紅外氣體分析儀(Li-COR 820)測定CO2的濃度和流速。底物誘導呼吸(Substrate induced respiration, SIR)的測定：25 ℃培養24 h后,向土壤中加入2 mL濃度為6%的葡萄糖溶液,靜置1.5 h,測定其呼吸速率,之后測定步驟同土壤基礎呼吸。碳有效性指數(Carbon availability index, CAI)為BR與SIR的比值。

1.5 土壤酶活性測定

β- 1,4-葡萄糖苷酶(β- 1,4-glucosidase, BG)、N-乙酰-β-D-葡萄糖苷酶(N-acetyl-β-D-glucosaminidase, NAG)、酸性磷酸酶(Acid phosphatase, ACP)、芳基硫酸酯酶(Aryl Sulfatase, ARS)采用對硝基苯酚(ρ-nitrophenol, PNP)比色法測定,酶活性用底物裂解后釋放的對硝基苯酚含量來表征,單位為mg PNP kg-1h-1。具體方法：稱取1 g鮮土,加入250 μL甲苯,4 mL修正過pH的緩沖溶液和1 mL底物,混勻后在37 ℃下培養1 h。培養結束后加入終止劑,過濾,濾液用紫外分光光度計在410 nm處比色測量對硝基苯酚含量。纖維素水解酶(Cellulase, CEL)和蛋白質水解酶(Protease, PRO)的特異性結合底物分別為羧甲基纖維素鈉鹽和酪蛋白,具體方法為：稱取1 g鮮土,加入250 μL甲苯,5 mL緩沖溶液和5 mL底物,混勻后分別在30℃條件下培養24 h,在50℃下培養2 h。培養結束后加入終止劑過濾,濾液離心后取5 mL的上清液與7.5 mL的堿性試劑混合,用紫外分光光度計分別在710 nm和700 nm處比色測量葡萄糖和酪氨酸含量。多酚氧化酶(Polyphenol oxidase, PPO)和過氧化物酶(Peroxidase, PER)分別與10 mL 1%鄰苯三酚和4 mL檸檬酸磷酸鹽(過氧化物加入10 mL 1%鄰苯三酚和2 mL 5%H2O2)(緩沖至pH 4.5),并在30°C下培養2 h,培養結束后加入混35 mL乙醚萃取。乙醚浸提液在分光光度計430 nm進行比色。單位mg PPG kg-1h-1[13- 15]。

1.6 土壤DNA提取和宏基因組測序

土壤微生物DNA采用DNeasy? PowerSoil? Kit試劑盒提取(Qiagen公司),每個土壤樣品稱取0.35 g鮮土,提取步驟按照試劑盒說明書進行。提取完成后采用nanodrop 2000測定DNA濃度,取2 μg DNA樣品,使用超聲波破碎儀Covaris M220將DNA打斷為約300 bp的片段。采用NEXTFLEX Rapid DNA-Seq Kit構建PE文庫,包括接頭鏈接、使用磁珠篩選去除接頭自連片段、利用PCR擴增進行文庫模板的富集、磁珠回收PCR產物。使用Illumina NovaSeq測序平臺進行橋式PCR宏基因組測序(上海美吉生物醫藥科技有限公司),測序深度為每樣品12 GB。

宏基因組序列分析選取軟件fastp[16](https://github.com/OpenGene/fastp, version 0.20.0)對序列3′端和5′端的adapter序列進行剪切,并去除剪切后長度小于50 bp、平均堿基質量值低于20以及含未知堿基的序列,保留高質量的雙端序列(pair-end reads)和單端序列(single-end reads)；使用拼接軟件MEGAHIT[17](https://github.com/voutcn/megahit, version 1.1.2)對優化序列進行拼接組裝。在拼接結果中篩選≥300 bp的序列片段(contigs)作為最終的組裝結果。使用MetaGene[18](http://metagene.cb.k.u-tokyo.ac.jp/)對拼接結果中的contigs進行ORF預測。用CD-HIT[19](http://www.bioinformatics.org/cd-hit/, version 4.6.1)對所有樣品預測出來的基因序列進行聚類(設置90% identity、90% coverage),每類取最長的基因作為代表序列,構建非冗余基因集。選擇核酸長度大于等于100bp的基因,并將其翻譯為氨基酸序列。

使用Diamond[20](http://www.diamondsearch.org/index.php, version 0.8.35)將非冗余基因集的氨基酸最長序列與NR數據庫進行比對(BLASTP比對參數設置期望值e-value為1e- 5),并通過 NR庫對應的分類學信息數據庫獲得物種注釋,然后使用物種對應的基因豐度總和計算該物種的豐度,與eggNOG數據庫進行比對(BLASTP比對參數設置期望值e-value為1e- 5),獲得基因對應的COG(Clusters of orthologous groups of proteins)功能,然后使用COG對應的基因豐度總和計算該COG的豐度。

1.7 數據統計

本文中數據均表示為平均數±標準誤(n=3)。采用R 4.0.3統計分析軟件中t檢驗(雙邊檢驗)比較樹島和同海拔開闊區土壤理化性質、土壤微生物生物量和基因相對豐度。用Response ratio計算樹島相對于開闊區土壤酶活性、優勢微生物類群相對豐度及功能基因相對豐度的響應比(α=0.05)[21]。采用Pearson相關分析計算土壤微生物優勢類群相對豐度、功能基因、土壤酶活性與土壤理化性質間的相關性。柱形圖采用R語言ggplot 2軟件包繪制,熱圖采用R語言pheatmap軟件包繪制。

2 結果與分析

2.1 樹島與同海拔開闊區土壤養分差異

由表1可以看出,樹島的土壤理化性質異質性相對于開闊區更強(樹島的標準誤高于同海拔開闊區)。樹島含水量顯著高于同海拔開闊區(P= 0.02),樹島內土壤平均含水量為50%,而同海拔開闊區處土壤平均含水量為45%。樹島內土壤全碳全氮平均含量分別為138.5 g/kg和7 g/kg,而開闊區處土壤分別為101.2 g/kg、5.3 g/kg。t檢驗表明,樹島土壤的平均全碳、全氮含量顯著高于開闊區(P<0.05),分別比開闊區高37%和32%。土壤平均含水量與TC、TN呈正相關關系(r=0.99和0.97；P<0.01)。樹島土壤可溶性碳氮(DOC和DON)及速效養分含量(速效磷、銨態氮、硝態氮)含量與開闊區沒有顯著差異(P>0.05)。

表1 樹島與同海拔開闊區土壤理化性質

2.2 樹島與同海拔開闊區土壤微生物生物量和活性差異

從圖2可知,樹島土壤平均微生物生物量碳(MBC)和氮(MBN)均顯著高于開闊區(P<0.05),分別高于開闊區77%和92%。樹島土壤平均基礎呼吸(BR)和碳有效性指數(CAI)顯著高于開闊區(P<0.05),底物誘導呼吸(SIR)沒有顯著差異(P>0.05)。

樹島土壤纖維素酶(CEL)平均活性顯著高于開闊區(P<0.001),分別為664.03 mg Glu kg-1d-1和281.30 mg Glu kg-1d-1(表2)。開闊區土壤的多酚氧化酶(PPO)平均活性顯著高于樹島(P<0.05),分別為229.00 mg PPG kg-1h-1和139.21mg PPG kg-1h-1。其他檢測的6種土壤酶活性,包括β- 1,4-葡萄糖苷酶(BG)、N-乙酰-β-D-葡萄糖苷酶(NAG)、過氧化物酶(PER)、酸性磷酸酶(ACP)、芳基硫酸酯酶(ARS)、蛋白酶(PRO),在樹島及開闊區之間沒有顯著差異(P>0.05)。

2.3 樹島與同海拔開闊區土壤微生物結構組成差異

樹島和開闊區土壤微生物優勢類群相似(圖3),其中變形菌門(Proteobacteria)平均豐度最高,分別占樹島和開闊區土壤微生物群落的40.5%和45.7%,放線菌門(Actinobacteria)其次,分別占35.7%和29.5%,放線菌門在樹島土壤中平均豐度顯著高于開闊區(P<0.05)；酸桿菌門(Acidobacteria)分別占比10.7%和11.3%,酸桿菌門在開闊區土壤豐度顯著高于樹島(P<0.05)。其他相對豐度在1%—10%之間的優勢類群還包括綠彎菌門Chloroflexi、疣微菌門Verrucomicrobia、擬桿菌門Bacteroidetes、厚壁菌門Firmicutes、藍細菌Cyanobacteria、浮霉菌門Planctomycetes、子囊菌門Ascomycota。

2.4 樹島與同海拔開闊區土壤微生物功能基因差異

根據COG分類體系,功能基因被分為4大類(level 1)：新陳代謝、信息儲存和加工、細胞加工和信號傳遞及功能未知。4個大類別又可以進一步細分為26個亞類(level 2),其中樹島土壤宏基因組亞類中與轉錄功能(Transcription, COG K)、防御機制(Defense mechanisms, COG V)、細胞分裂相關的功能(Cell cycle control, cell division, chromosome partitioning, COG D)基因豐度顯著高于開闊區土壤(P<0.05)。開闊區土壤中無機離子運輸和代謝相關的基因(Inorganic ion transport and metabolism, COG P)顯著高于樹島土壤(P<0.05)。碳水化合物運輸和代謝(Carbohydrate transport and metabolism, COG G)基因的總體豐度在樹島與開闊區間無顯著差異,但在構成COG G亞類的不同種COG(level 3)中進一步比較發現(圖4),在樹島土壤中含有更多的COG0366和COG1472基因,即淀粉酶水解基因與糖基水解酶基因(β- 1,4-葡萄糖苷酶),而開闊區中表達了更多的COG0726和COG3459,即多糖脫乙酰酶及纖維二糖磷酸化酶。

表2 樹島與同海拔開闊區土壤酶活性差異

圖3 樹島與同海拔開闊區土壤優勢微生物類群相對豐度Fig.3 Differences in the relative abundance of selected microbial phyla between tree islands and open area at the same altitude*P<0.05,**P<0.01

圖4 樹島與同海拔開闊區土壤微生物功能基因差異 Fig.4 Differences in the abundance of soil microbial functional gene between tree islands and the open area at the same altitude*P<0.05,**P<0.01; COG.G: 碳水化合物運輸和代謝Carbohydrate transport and metabolism；COG.K： 轉錄功能Transcription；COG P: 無機離子運輸和代謝相關的基因Inorganic ion transport and metabolism；COG.V: 防御機制Defense mechanisms；COG D: 細胞分裂相關的功能Cell division ；COG1472: β-葡萄糖苷酶基因Beta-glucosidase ；COG0366: α-淀粉酶水解基因Alpha-amylase ；COG0726: 肽聚糖/木聚糖/幾丁質脫乙酰酶基因Peptidoglycan/xylan/chitin deacetylase ；COG3459: 纖維二糖磷酸化酶Cellobiose phosphorylase

2.5 土壤微生物群落組成和功能與土壤理化性質相關關系

由圖5可知,酸桿菌門(Acidobacteria)相對豐度、多糖脫乙酰酶基因(COG0726)和纖維二糖磷酸化酶(COG3459)基因以及與木質素降解相關的土壤酶(多酚氧化酶PPO和過氧化物酶PER)活性與土壤水分(Moisture)、全碳(TC)、全氮(TN)、可溶性碳(DOC)、速效磷(Olsen-P)、碳有效性指數(CAI)、土壤呼吸(BR)呈負相關關系(圖5右上藍色部分)。而放線菌門(Actinobacteria)相對豐度、COG1472(糖基水解酶基因)以及纖維素水解酶(CEL)活性與土壤水分、全碳、全氮、速效磷、碳有效性指數、土壤呼吸呈正相關(圖5右下紅色部分)。由于氨氮、硝氮與所有微生物學指標的相關關系均不顯著(P>0.05),因此沒有在圖中展示。

圖5 微生物優勢類群相對豐度、功能基因豐度和土壤酶活性與土壤理化性質的相關關系Fig.5 Correlations between soil properties and the relative abundance of specific phyla, functional genes, and soil enzymatic activities* P<0.05；** P<0.01；*** P<0.001;TC：總碳Total carbon;TN：總氮Total nitrogen;DOC：可溶性碳Dissolved organic carbon;DON：可溶性氮Dissolved organic nitrogen;CAI：碳有效性指數Carbon availability index;BR:土壤基礎呼吸Basal respiration;PPO：多酚氧化酶Polyphenol oxidase;PER：過氧化物酶Peroxidase;CEL：纖維素酶Cellulase；BG：β-1,4-葡萄糖苷酶β-glycosidase

3 討論

3.1 樹島土壤水養條件優于同海拔開闊區

本研究發現,樹島土壤的水分含量顯著大于開闊區,這可能是由于在開闊區處,沒有樹蔭遮蔽,蒸散量較大。也可能是微地形導致的,樹島位于一個地勢相對低洼的區域,由于水分徑流作用使樹島土壤水分富集。岳樺的徑向生長受水分的影響,優越的水分條件是形成以高大喬木為主的樹島的先決條件[22]。反之,樹島內樹木的定植又增加了其土壤水分保持能力。樹島土壤的全量碳、氮庫均顯著大于開闊區。樹島的全氮含量達到6.97 g/kg,更接近于位于海拔1800 m的郁閉岳樺林(6.5 g/kg),而同海拔開闊區全氮含量僅有5.29 g/kg, 更接近海拔2000 m林線過渡帶全氮含量(4.6 g/kg)[23]。樹島內岳樺凋落物和根際分泌物向土壤中輸入養分,增強了土壤肥力,而開闊區位置沒有高大的喬木型岳樺,凋落物少,養分貧瘠。碳有效性指數(CAI)是用基礎呼吸除底物誘導呼吸計算得到的,反映了微生物在添加底物葡萄糖前后呼吸速率的差異,從一定程度上代表了微生物的碳饑餓程度[24]。當CAI較高時,代表微生物處于碳飽和狀態,指示環境的養分狀態相對較好。研究中,樹島土壤的CAI相對較高,即相對于開闊區位置,其代表一種富營養生境；而開闊區土壤CAI較低,表征一種相對寡營養生境。本研究中,并未發現樹島土壤的速效養分(銨態氮、硝態氮、速效磷)含量與同海拔開闊區有顯著差異(表1),這可能與采樣季節有關。在夏季,前一年的凋落物已基本完成分解過程,釋放到土壤中的速效養分在春季和夏季被地上植被和土壤微生物利用,而這時又沒有新鮮凋落物輸入,因此,速效養分在樹島內和毗鄰的開闊區位置無顯著差異。這一結果也提示,在未來工作中,在生長季不同時間采集土壤樣品進行相關分析是十分必要的。

3.2 樹島土壤微生物的r-策略傾向和同海拔開闊區土壤微生物的K-策略傾向

r-K策略通常用來描述動植物的生活史特征,一般來說,r-策略生物在資源充足的情況下使固有生長速率最大化,而K-策略生物在資源有限的情況下能夠競爭并存活下來。后來,微生物學家把r-K策略的概念借鑒到微生物生態學研究中[25],并逐漸鞏固擴展[26]。r-策略微生物適合在富營養生境存活,生長速率高,生境適應廣泛,對養分輸入響應迅速,偏好利用相對容易降解的碳組分,例如多糖、纖維素等。由于r-策略微生物快速而頻繁地調節新陳代謝并使用耗能的跨膜轉運蛋白來獲取營養,因此其基因組中與細胞運動(N)、防御機制(V)、轉錄(K)和信號轉導機制(T)相關的基因都較K-策略微生物高[27]。此外,r-策略微生物參與簡單碳水化合物降解基因豐度高,例如編碼糖基水解酶、淀粉水解酶多糖和纖維素水解酶的基因。因此,r-策略微生物也通常具有較高的纖維素水解酶活性。K-策略微生物更適合于在寡營養環境下生長,生長緩慢,生境范圍窄,偏好利用難降解碳組分[26],例如木質素,土壤酶活性也表現出降解木質素的多酚氧化酶和過氧化物酶含量更高[26]。因此,K-策略微生物也通常具有較高的木質素酶活性。一般來說,細菌中的酸桿菌門被定義為寡營養菌,即K-策略微生物；而放線菌被劃分為相對富營養菌,即r-策略微生物。真菌中的子囊菌被認為具有r-策略傾向,而擔子菌具有K-策略傾向。

圖6 樹島與同海拔開闊區土壤理化性質和微生物指標響應比 Fig.6 Response ratio of soil physicochemical properties and microbial parameters between tree islands and the open area at the same altitude

本研究發現,樹島土壤中與微生物r-策略相關的指標,包括纖維素水解酶活性、放線菌相對豐度、與細胞生長和基礎代謝相關的功能基因豐度、與簡單糖類化合物水解相關的基因豐度(淀粉酶水解基因與糖基水解酶基因)均高于同海拔開闊區土壤。反之,開闊區土壤中與微生物K-策略相關的指標,包括多酚氧化酶活性、酸桿菌相對豐度、復雜化合物(肽聚糖、幾丁質、乙酰木聚糖和纖維素二糖)降解基因豐度較高(圖6)。以上證據表明,由于樹島土壤養分更豐富,碳有效性高,土壤微生物群落傾向于采取r-策略；而開闊區土壤養分貧瘠,碳有效性低,土壤微生物群落傾向于采取K-策略。土壤酶活性的差異還可能與凋落物質量有關。在開闊區域,凋落物主要來自灌木型岳樺和其他小型灌木,如牛皮杜鵑、篤斯越桔；而在樹島內,凋落物除了來自灌木,還主要來自岳樺落葉。闊葉凋落物纖維素含量比灌木凋落物纖維素含量高[28],因此誘導了更高的纖維素酶活性。相關分析也證明,過氧化物酶、乙酰木聚糖降解、纖維二糖磷酸化酶基因等K-策略指標與指示土壤養分狀態的指標呈負相關關系,包括碳有效性指數、土壤全量碳氮等；而r-策略指標則與土壤養分呈正相關關系。在之前的研究中,也有學者提出,碳有效性指數、呼吸和有效氮等土壤養分指標可以作為指示微生物r-K策略的環境因子[29]。土壤微生物這種養分利用策略反過來也會調控土壤養分周轉和地上植被生長,形成正反饋效應,從而進一步促進樹島擴大或者向海拔更高處上移。

4 結論

本文研究了長白山岳樺林線過渡帶樹島內外土壤微生物群落結構和潛在生態功能的差異,結果表明,樹島土壤的養分庫存更高,碳有效性大,微生物生物量高,土壤微生物傾向于采取r-策略,包括較高的纖維素酶活性、富營養微生物相對豐度、與細胞生長和基礎代謝相關的功能基因和分解簡單碳水化合物的功能基因豐度。反之,開闊區土壤養分庫和碳有效性較低,微生物生物量低,土壤微生物傾向于采取K-策略,包括較高的多酚氧化酶活性、寡營養微生物相對豐度和降解復雜碳水化合物的功能基因豐度,和較低的維持細胞生長和基礎代謝功能基因豐度。土壤養分增加和微生物群落采取r-策略也可能是導致樹島形成和規模擴張的潛在驅動機制,研究結果為理解林線形成機制和預測未來氣候變化條件下林線動態提供了科學依據。但本研究僅重點關注土壤養分和微生物在樹島形成過程中的作用,實際上,樹島的形成可能還與物理環境因素(例如溫度、降水、風、雪等)[30]和植物生理因素(例如生長抑制和碳水化合物不足[31- 32]有關),后續還需加強樹島形成和林線動態的綜合驅動機制分析。