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沈陽生態所在植物根系氮磷再分配方面取得研究進展

  在養分貧瘠的生態系統,植物為滿足自身正常生長,一方面從土壤吸收有效養分,另一方面會活化根系儲積養分并分配至地上部分。因此,根系儲積養分向地上再分配過程是植物重要的養分獲取策略之一,可有效緩解土壤有效養分庫的波動及植物的養分限制,增強生態系統植物凈初級生產力對脅迫環境的抗性。多年生草原生態系統,根氮的地上再分配過程對于放牧或刈割干擾后,植物地上部分的再生長尤為重要,但鮮有研究對此進行量化。 

  中國科學院沈陽應用生態研究所土壤化學組研究團隊與澳大利亞悉尼大學、澳大利亞核科技組織(ANSTO)等機構合作,利用穩定性氮同位素15N與放射性磷同位素32P雙標記技術,量化了根氮再分配過程對刈割后植物再生長的貢獻,以及干旱和氮添加對該過程的調控作用。研究發現貧氮情景下,植物氮、磷的吸收及再分配均未受干旱影響,主要是由于土壤有效氮含量不變、干旱降低有效磷運移導致。富氮情景下,干旱增加了植物氮吸收量,降低了根系氮、磷的再分配量,可能是由于土壤有效氮含量增加及根系儲積磷耗竭所致(圖1)。總體而言,植物再生長過程所需氮、磷分別有48%-97%和58%-79%來自根系儲積養分(圖2),表明根系氮、磷再分配是維持植物再生長的重要養分獲取過程。 

  以上成果以Re-allocation of nitrogen and phosphorus from roots drives regrowth of grasses and sedges after defoliation under deficit irrigation and nitrogen enrichment為題于9月4日在線發表于Journal of Ecology。沈陽生態所土壤化學組王汝振副研究員為論文第一作者,姜勇研究員為通訊作者。該研究得到了國家自然科學基金面上項目(32071563、31870441)和中科院青促會人才項目等的資助。 
圖1 干旱(high-frequency deficit irrigation, HFDI)和氮添加對氮、磷吸收與再分配的影響
圖2 根氮再分配過程對植物生長貢獻的示意圖
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