水曲柳幼苗水分傳輸過程對(duì)不同氮沉降響應(yīng)機(jī)理的研究成果已發(fā)表
氮沉降對(duì)森林生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的影響是全球變化生態(tài)學(xué)研究的熱點(diǎn)問題。氮沉降通過其對(duì)植物水分和養(yǎng)分的吸收、傳輸、利用和散失等直接或間接作用影響植物的生理過程和生長(zhǎng)、改變植物的結(jié)構(gòu)和功能性狀,進(jìn)而對(duì)極大地影響陸地生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、過程和生態(tài)服務(wù)功能。盡管區(qū)域和全球尺度的氮沉降對(duì)陸地生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力的影響已受到廣泛關(guān)注,但有關(guān)陸地植被對(duì)氮沉降響應(yīng)的生理生態(tài)學(xué)機(jī)制尚不明晰。植物體內(nèi)有效的水分傳輸是其生長(zhǎng)和存活的基礎(chǔ),本研究以長(zhǎng)白山闊葉紅松林重要優(yōu)勢(shì)樹種——水曲柳的幼苗為研究對(duì)象,開展了較長(zhǎng)期的模擬氮沉降控制實(shí)驗(yàn)(5年),利用較新的測(cè)定技術(shù)研究了不同濃度的土壤氮添加對(duì)樹木水分傳輸過程的影響,以探討氮沉降影響樹木個(gè)體生長(zhǎng)表現(xiàn)的水分生理學(xué)機(jī)制。本研究發(fā)現(xiàn),不同濃度模擬氮沉降對(duì)樹木的生長(zhǎng)呈現(xiàn)非線性關(guān)系,中低濃度的模擬氮沉降(20-80 kg yr-1)能有效緩解當(dāng)前氮虧缺限制,促進(jìn)植株光合碳同化,而高濃度模擬氮沉降(> 80 kg yr-1)則會(huì)抑制植物生長(zhǎng),并且施氮濃度對(duì)植株地上和地下生物量分配的影響也同樣呈現(xiàn)非線性關(guān)系(圖1)。更重要的是,不同濃度模擬氮沉降對(duì)樹木生長(zhǎng)的影響與其對(duì)根系和葉片水分傳導(dǎo)功能間呈現(xiàn)強(qiáng)烈的耦合關(guān)系(圖2),表明植物水分關(guān)系(plant-water relations)在植物響應(yīng)氮沉降的過程中扮演重要的角色。該研究結(jié)果有助于全面認(rèn)識(shí)氮沉降對(duì)森林生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能影響的生物學(xué)機(jī)理,對(duì)全球變化背景下的森林保護(hù)和管理具有重要的理論指導(dǎo)意義。
圖1.不同濃度氮沉降對(duì)水曲柳幼苗(a)單位葉面積的根水力導(dǎo)度,(b)單位根重的根水力導(dǎo)度,和(c) 單位葉面積的葉片水力導(dǎo)度
圖2.不同濃度氮沉降對(duì)水曲柳幼苗生長(zhǎng)的非線性影響 (H,植株高度;AGM,地上生物量;RM,根生物量;R/S,根莖比)
本研究由植物生理生態(tài)組成員郝廣友,王淼,張巍巍,楊達(dá)和宋佳以及界面生態(tài)組研究成員韓士杰和王愛英共同完成, 研究結(jié)果已在SCI農(nóng)林類一區(qū)期刊樹木生理學(xué)(Tree Physiology)上發(fā)表。
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