沈陽生態(tài)所在草原植物根系化學(xué)計(jì)量研究方面取得新進(jìn)展
氮磷平衡對(duì)維持生態(tài)系統(tǒng)功能具有重要作用。植物的氮磷化學(xué)計(jì)量比(N:P)關(guān)系到生產(chǎn)力形成、養(yǎng)分循環(huán)等多重生態(tài)系統(tǒng)功能。植物可以在一定程度上調(diào)控自身體內(nèi)氮磷平衡,但不同器官的穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)能力可能存在差別。根系貢獻(xiàn)了溫帶草原總初級(jí)生產(chǎn)力的60%~70%,其氮磷化學(xué)計(jì)量特征及其穩(wěn)態(tài)維持能力尚不清晰。已有研究證實(shí),作為全球變化重要驅(qū)動(dòng)力之一的氮素富集能夠提高植物地上器官中的N:P,但尚不清楚根系會(huì)發(fā)生何種響應(yīng),這制約著全球變化背景下對(duì)氮磷生物地球化學(xué)循環(huán)的精準(zhǔn)預(yù)測(cè)。
基于此,中國科學(xué)院沈陽應(yīng)用生態(tài)研究所沙地和退化草地近自然恢復(fù)與多功能提升創(chuàng)新組群依托額爾古納森林草原過渡帶生態(tài)系統(tǒng)研究站的氮素化合物長期添加實(shí)驗(yàn)平臺(tái),系統(tǒng)探討了草甸草原植物地上-地下器官N:P對(duì)氮素富集的響應(yīng)特征。研究發(fā)現(xiàn):植物地上器官和根系N:P均隨氮素輸入量呈非線性變化(圖1),主要由各器官氮濃度的非線性響應(yīng)驅(qū)動(dòng);根系N:P顯著高于地上器官,且其氮飽和閾值(NCR=39.0 g N m-2?yr-1)為地上部分閾值(NCR=16.8 g N m-2?yr?1)的2.3倍;根系N:P內(nèi)穩(wěn)性指數(shù)(H=6.25)低于地上部分(H=6.58),表明根系的N:P穩(wěn)態(tài)維持能力更低。上述結(jié)果表明僅基于地上器官的傳統(tǒng)研究可能低估了氮素富集引發(fā)的植物氮磷失衡程度。植物根系氮磷化學(xué)計(jì)量特征對(duì)氮素輸入的響應(yīng)與地上器官存在明顯差別,這一點(diǎn)應(yīng)該在生物地球化學(xué)循環(huán)模型中予以考慮。
該項(xiàng)研究以“Stronger response of plant N:P?to nitrogen enrichment when considering roots”為題于2025年2月發(fā)表在Global Change Biology期刊。中國科學(xué)院沈陽應(yīng)用生態(tài)研究所博士畢業(yè)生寧宇為第一作者,呂曉濤研究員為通訊作者。該研究得到了國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目等的資助。
論文鏈接:https://doi.org/10.1111/gcb.70091

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