新疆生地所發現蘚類植物是荒漠生態系統對氮素增加響應最敏感的...

2021-01-09 中國科學院

　　隨著全球工農業的發展，排放到大氣中的氮素日益增加。通過氮沉降進入生態系統的氮素成為影響生態系統結構和功能的重要驅動因子。荒漠生態系統土壤氮素缺乏，氮素是繼水分之後的第二大限制因子。因此，氮沉降的增加預計將會顯著影響荒漠生態系統。

　　中國科學院新疆生態與地理研究所研究員張元明團隊以準噶爾荒漠藻結皮、地衣結皮和蘚類結皮三種不同發育類型的結皮為研究對象，通過設置不同的氮素添加量（0-3 g N m-2a-1），模擬氮沉降的增加，從結皮生長和生理的角度研究氮素增加的生態效應。

　　研究發現，經過三年的模擬增氮實驗，藻類結皮、地衣結皮和蘚類結皮的總葉綠素、實際光化學效率YII、可溶性糖含量以及蘚類個體生物量隨著氮素增加先增加後減少，但各指標最大值的氮濃度基本呈現地衣>藻類>蘚類。高氮對三種類型結皮的最大光化學效率均具有抑制作用。氮素增加對藻類結皮和地衣結皮的可溶性蛋白影響較小，但對蘚類結皮可溶性蛋白的影響表現為先增加後降低的趨勢。適度的氮素增加能夠降低蘚類植物的抗氧化酶活力，但是對藻類和地衣結皮無明顯規律性的影響。

　　綜合該團隊之前的研究結果，三種結皮類型對氮素響應濃度均低於草本植物，即生物土壤結皮比種子植物對氮素改變的響應要更敏感。而在生物土壤結皮中又以蘚類結皮對氮素增加的響應最為敏感，受到的影響最大。因此，在荒漠生態系統中，蘚類植物可以作為全球變化效應的指標植物。

　　相關研究成果分別以Sensitivity of the xerophytic moss Syntrichia caninervis to chronic simulated nitrogen deposition 和Divergence in physiological responses between cyanobacterial and lichen crusts to a gradient of simulated nitrogen deposition 為題發表於Annals of Botany 和Plant and Soil。

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藻類結皮、地衣結皮和蘚類結皮葉綠素變化情況 

 

荒漠蘚類結皮景觀 

　　隨著全球工農業的發展，排放到大氣中的氮素日益增加。通過氮沉降進入生態系統的氮素成為影響生態系統結構和功能的重要驅動因子。荒漠生態系統土壤氮素缺乏，氮素是繼水分之後的第二大限制因子。因此，氮沉降的增加預計將會顯著影響荒漠生態系統。
　　中國科學院新疆生態與地理研究所研究員張元明團隊以準噶爾荒漠藻結皮、地衣結皮和蘚類結皮三種不同發育類型的結皮為研究對象，通過設置不同的氮素添加量（0-3 g N m-2a-1），模擬氮沉降的增加，從結皮生長和生理的角度研究氮素增加的生態效應。
　　研究發現，經過三年的模擬增氮實驗，藻類結皮、地衣結皮和蘚類結皮的總葉綠素、實際光化學效率YII、可溶性糖含量以及蘚類個體生物量隨著氮素增加先增加後減少，但各指標最大值的氮濃度基本呈現地衣>藻類>蘚類。高氮對三種類型結皮的最大光化學效率均具有抑制作用。氮素增加對藻類結皮和地衣結皮的可溶性蛋白影響較小，但對蘚類結皮可溶性蛋白的影響表現為先增加後降低的趨勢。適度的氮素增加能夠降低蘚類植物的抗氧化酶活力，但是對藻類和地衣結皮無明顯規律性的影響。
　　綜合該團隊之前的研究結果，三種結皮類型對氮素響應濃度均低於草本植物，即生物土壤結皮比種子植物對氮素改變的響應要更敏感。而在生物土壤結皮中又以蘚類結皮對氮素增加的響應最為敏感，受到的影響最大。因此，在荒漠生態系統中，蘚類植物可以作為全球變化效應的指標植物。
　　相關研究成果分別以Sensitivity of the xerophytic moss Syntrichia caninervis to chronic simulated nitrogen deposition 和Divergence in physiological responses between cyanobacterial and lichen crusts to a gradient of simulated nitrogen deposition 為題發表於Annals of Botany 和Plant and Soil。
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藻類結皮、地衣結皮和蘚類結皮葉綠素變化情況 
 
荒漠蘚類結皮景觀 

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