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森林贫瘠林冠中附生维管植物的自我救赎:叶片养分重吸收效率及调控策略
时间:2025-03-21  来源:西双版纳热带植物园  作者:刘彦、李苏  点击:

  全球范围内,高达31000余种附生维管植物(以下简称“附生植物”)生长于营养极端贫瘠的林冠生境,由于其多数物种与地面土壤缺少直接连接,通常面临着比陆生植物更为严峻的氮磷限制。

  现有研究表明,叶片营养重吸收是陆生植物应对环境养分胁迫的重要机制之一,即通过将养分从衰老叶片转移至储存器官或生长组织,延长营养元素的体内存留时间,提高养分利用效率,降低植物对外界养分的依赖。鉴于此,我们合理推测,附生植物可能更加依赖于营养重吸收途径,以应对林冠环境更为严苛的营养胁迫。但由于附生植物独特的生境、接近途径和规范性采样限制,其叶片氮磷重吸收效率、过程和控制策略仍处于黑箱状态,缺乏足够的实验数据予以阐明。

  中国科学院西双版纳热带植物园恢复生态学研究组硕士研究生刘彦在李苏副研究员的指导下,与合作者共同选取云南哀牢山亚热带森林10种涵盖多个类群的附生维管植物,分别采集并测定其成熟叶和衰老叶N、P及δ15N含量,并整合少量可用文献数据,探讨了热带和亚热带森林附生植物的营养限制类型、氮磷重吸收效率及其控制策略。结果表明:1)相比热带森林附生植物主要受P限制,哀牢山附生植物群落主要受N限制,同位素分析显示其可能源于当地环境有效磷较高而导致的氮的相对缺乏;2)哀牢山附生植物基于单叶的氮磷重吸收效率分别约为63%和68%,明显高于基于单位质量和面积的重吸收效率,但与全球尺度的陆生植物相似;3)附生植物叶氮磷重吸收在热带地区受化学计量和养分限制策略共同控制,而在哀牢山,其或由两种策略共同控制,或仅由化学计量策略控制;4)其氮、磷重吸收均受功能群类型显著影响,但对前者解释程度显著更高;5)叶片重吸收中δ15N变化反映养分变化状况,且具物种特异性。

  该研究首次详细揭示森林附生维管植物的叶片养分重吸收特征及控制策略;但与预期不同,初步发现叶片养分重吸收效率及其控制策略在附生和陆生类群应对环境营养胁迫中具有普适性,这为理解附生植物如何适应林冠环境并维系生物多样性格局提供了重要证据。相关结果以Leaf nutrient resorption of vascular epiphytes isregulatedby stoichiometry and nutrient limitation control strategies为题发表于学术期刊Plant Cell & Environment上。

  该研究得到国家自然科学基金和云南省兴滇人才计划的资助,以及哀牢山生态站和生物地球化学实验室的大力支持。

  图1哀牢山10种附生维管植物的成熟叶和衰老叶

  图2附生植物叶片养分重吸收变量的相关性

  图3叶片养分的绝对重吸收比率(resorbed N:P)与成熟叶N:P比值(Nm:Pm)的线性回归

 

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