沈陽(yáng)生態(tài)所在驗(yàn)證氮磷比對(duì)草原植物養(yǎng)分限制狀況的指示作用方面取得進(jìn)展
氮和磷是陸地生態(tài)系統(tǒng)植物生產(chǎn)力的主要限制元素。人類工農(nóng)業(yè)活動(dòng)引起的氮、磷等活性營(yíng)養(yǎng)元素的輸入顯著改變了生態(tài)系統(tǒng)養(yǎng)分有效性。由于氮素輸入的增長(zhǎng)速率遠(yuǎn)高于磷，這種不平衡的氮磷輸入可能導(dǎo)致土壤氮磷供應(yīng)比例以及植物組織中氮磷含量的失衡，從而導(dǎo)致植物養(yǎng)分限制狀況的改變。許多研究使用植物葉片氮磷比閾值（N:P<14為氮限制，N:P>16為磷限制，14<N:P<16為氮磷共同限制）作為指示植物養(yǎng)分限制狀況轉(zhuǎn)變的指標(biāo)，并據(jù)此推測(cè)氮富集引起的氮磷比的增加意味著植物由氮限制轉(zhuǎn)向磷限制或氮磷共同限制。然而這一推斷的準(zhǔn)確性仍缺乏實(shí)證證據(jù)。
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中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)應(yīng)用生態(tài)研究所沙地與退化草地近自然恢復(fù)創(chuàng)新組群依托額爾古納森林草原過(guò)渡帶生態(tài)系統(tǒng)研究站氮磷添加實(shí)驗(yàn)平臺(tái)量化了植物群落地上凈初級(jí)生產(chǎn)力（ANPP）及葉片氮磷比對(duì)7~9年氮磷添加的響應(yīng)。結(jié)果表明：?jiǎn)为?dú)氮添加使植物群落ANPP增加了120%，并導(dǎo)致群落葉片氮磷比由9.3增加到17.2。按照氮磷比閾值，這意味著氮添加后植物群落ANPP將受磷限制。然而，磷添加盡管降低了富氮植物群落的氮磷比，卻并沒(méi)有顯著促進(jìn)其ANPP的增加，表明氮添加并沒(méi)有實(shí)際引起植物群落的磷限制。這一結(jié)果挑戰(zhàn)了氮磷比指示植物養(yǎng)分限制狀態(tài)的準(zhǔn)確性。通過(guò)對(duì)植物葉片磷組分分配的進(jìn)一步探索，研究發(fā)現(xiàn)盡管氮添加顯著降低了葉片全磷含量，但對(duì)各磷組分的影響不盡相同：氮添加降低了代謝磷、脂質(zhì)磷等儲(chǔ)存性磷組分的含量，卻增加了與生長(zhǎng)更密切的核酸磷的含量。這一磷組分的再分配策略使得富氮植物群落能夠在葉片全磷含量低、氮磷比高的情況下維持正常生長(zhǎng)。
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該研究為解釋氮磷比指示植物養(yǎng)分限制狀況的不確定性提供了新機(jī)制，并強(qiáng)調(diào)了磷組分分配在植物適應(yīng)氮磷不平衡中的重要作用。相關(guān)結(jié)果以“Why leaf N:P is not reliable for diagnosing nutrient limitation of productivity: answer from leaf phosphorus fractions”為題發(fā)表在New?Phytologist期刊。特別研究助理梁瀟灑為第一作者，呂曉濤研究員為通訊作者。該研究得到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目資助。
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論文鏈接：https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/nph.70893
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