研究揭示植物葉片氮吸收對生態系統碳氮循環影響

2020-12-22 中科院之聲

人類活動導致大量活性氮通過大氣沉降進入生態系統，顯著改變陸地生態系統的生物地球化學循環過程。在森林生態系統中，40%~80%的沉降氮在到達林下土壤之前已被森林冠層截留，部分被截留的氮可直接被冠層吸收。目前，研究多從增加土壤氮供應的角度關注大氣氮沉降產生的影響，對森林冠層氮截留過程的認識不足。

中國科學院植物研究所研究員劉玲莉研究組利用氮同位素（15N）示蹤技術，進行了三年的中宇宙實驗，探討冠層對沉降氮的截留過程是否會改變植物對氮的吸收和固持。研究發現，葉片能夠直接吸收來自大氣溼沉降的氮。短期內，葉片氮吸收過程對葉片氮同位素含量及光合速率的促進作用比根系吸收更大。由於該研究只進行了單次模擬氮沉降處理，冠層葉片對沉降氮的吸收過程並未改變植物生物量及生態系統對氮的長期固持能力。在自然條件下，連續的大氣氮沉降會不斷補充冠層氮庫，或導致冠層碳吸收持續增加。該研究突破了自然生態系統植物養分供應主要依賴於根系過程的傳統觀點，發現葉片對大氣沉降的氮的直接吸收也是植物養分獲取的重要途徑，為氮沉降上升背景下的養分循環研究提供了新視角。

近日，相關研究成果在線發表在New Phytologist上。劉玲莉研究組助理研究員王欣為論文第一作者。此前，劉玲莉研究組結合城鄉大氣汙染梯度實驗發現，大氣氮沉降可能通過冠層氮吸收途徑促進樹木生長，在複合大氣汙染下，臭氧、氣溶膠等大氣汙染物、氣象因子及其交互作用共同調控植物的生長（Environmental Pollution, 2020），劉玲莉為以上論文的通訊作者。研究工作得到國家自然科學基金、中科院青年創新促進會、中科院戰略性先導科技專項及國家重點研發計劃項目的資助。

葉片δ15N含量和葉片光合速率相對變化量在模擬冠層和土壤氮沉降處理後的動態變化

來源：中國科學院植物研究所

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