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中国科学院植物研究所科研人员揭示植物叶片氮吸收对生态系统碳氮循环的影响

发布时间:2021年01月06日

       人类活动导致大量活性氮通过大气沉降进入生态系统,显著改变了陆地生态系统的生物地球化学循环过程。在森林生态系统中,40%-80%的沉降氮在到达林下土壤之前已经被森林冠层截留,部分被截留的氮可直接被冠层吸收。目前的研究大多从增加土壤氮供应的角度关注大气氮沉降产生的影响,对森林冠层氮截留过程的认识严重不足。

  中科院植物所刘玲莉研究组利用氮同位素(15N)示踪技术,进行了三年的中宇宙实验,探讨冠层对沉降氮的截留过程是否会改变植物对氮的吸收和固持。研究发现,叶片能够直接吸收来自大气湿沉降的氮。在短期内,叶片氮吸收过程对叶片氮同位素含量及光合速率的促进作用比根系吸收更大。由于本研究只进行了单次模拟氮沉降处理,冠层叶片对沉降氮的吸收过程并未改变植物生物量及生态系统对氮的长期固持能力。在自然条件下,连续的大气氮沉降会不断补充冠层氮库,进而可能导致冠层碳吸收持续增加。这项研究突破了自然生态系统植物养分供应主要依赖于根系过程的传统观点,发现叶片对大气沉降的氮的直接吸收也是植物养分获取的重要途径,为氮沉降上升背景下的养分循环研究提供了新视角。

  该研究成果近日在线发表于国际学术期刊New Phytologist。刘玲莉研究组助理研究员王欣为论文第一作者。此前,刘玲莉研究组还结合城乡大气污染梯度实验发现大气氮沉降可能通过冠层氮吸收途径促进树木生长,在复合大气污染下,臭氧、气溶胶等大气污染物、气象因子及其交互作用共同调控了植物的生长(Environmental Pollution, 2020)。刘玲莉研究员为以上研究的通讯作者。研究得到国家自然科学基金、中国科学院青年创新促进会、中国科学院战略性先导科技专项及国家重点研发计划项目的资助。

  文章链接:

  https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/nph.17041

  https://doi.org/10.1016/j.envpol.2020.114076

(植被生态实验室供稿)

  叶片δ15N含量和叶片光合速率相对变化量在模拟冠层和土壤氮沉降处理后的动态变化


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