成都生物所在树种共存背景下植物对无机氮的吸收研究获得新进展

　　

 土壤氮（N）是陆地生态系统中植物生长的关键养分，影响着植物群落组成、功能和生产力。土壤中的NH₄⁺和NO₃^-是植物的主要氮源。不同形态氮的分配和利用是物种得以共存的重要原因之一。植物相互作用是物种共存情景下的普遍现象。物种共存时，植物相互作用如何影响植物氮吸收、根系性状和土壤养分循环过程尚不清楚，在很大程度上限制了对森林生态系统中的物种共存和生物多样性维持过程的认知。 

 中国科学院成都生物研究所地表过程与生态系统管理项目组博士生胡雪凤在尹春英研究员的指导下，以云杉（Picea asperata）和冷杉（Abies faxoniana）为研究对象，通过控制试验，采用单独种植，种内互作和种间互作3种种植模式，利用¹⁵N同位素标记技术，量化了不同种植模式下两树种NH₄⁺和NO₃^-的吸收情况，并从根系性状和土壤性质方面解释了植物对无机氮吸收的影响机理。结果表明：1）植物相互作用对无机氮吸收的影响取决于树种和氮素形态：云杉较冷杉具有更高的NH₄⁺和NO₃^-吸收速率，两树种都偏好吸收NO₃^-。2）与单独种植模式相比，种内相互作用促进了冷杉对NH₄⁺的吸收，降低了云杉对NH₄⁺的吸收，但不改变两树种对NO₃^-的吸收。3）种间相互作用促进了冷杉对NH₄⁺和NO₃^-的吸收，没有改变云杉对于两种形态氮的吸收；种间相互作用对冷杉氮吸收的促进作用主要源于其根际正效应。4）植物相互作用下两树种对无机氮的吸收受根系氮浓度、根系硝酸还原酶活性、根系活力、土壤pH和土壤氮有效性的调控。本研究从根系-土壤互作的视角揭示了植物相互作用对植物氮吸收的影响，有助于深入理解森林生态系统中树种共存和生物多样性的维持机制。 

 该研究结果以“Interactions between species change the uptake of ammonium and nitrate in Abies faxoniana and Picea asperata”为题，发表于国际权威期刊Tree Physiology。成都生物研究所博士胡雪凤为论文第一作者，尹春英研究员为论文通讯作者。该研究得到国家自然科学基金、四川省应用基础研究和中国科学院战略性先导科技专项等项目的联合资助。 

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 图1. 云杉和冷杉在不同种植模式下¹⁵N净吸收率及¹⁵N-NH₄⁺、¹⁵N-NO₃^-在不同器官的分配 

 

 

　　图2. 植物相互作用下根系特征和土壤性质对NH₄⁺-N和NO₃^--N吸收速率的影响机制分析