植物所揭示氮富集缓解植物磷限制的新机制

  土壤无机磷与铁铝氧化物、含钙矿物等结合,形成易溶性、难溶性等无机磷组分,这些矿物结合态磷占土壤全磷的比例高达82%,但较难被植物直接利用。全球氮素富集的背景下,生态系统将由氮限制转变为磷限制已成共识;而该转变过程中,土壤磷素的转化与供应情况尚不清楚。

  中国科学院植物研究所韩兴国研究组结合10年的草原氮添加野外控制试验和中国北方3700 km草原样带调查,系统探讨了草原生态系统的磷供应状况及其对氮素富集的响应机制。研究发现,长期氮添加导致草原土壤酸化,促进难溶性无机磷组分向易溶性无机磷转化,土壤有效磷增加5倍之多;北方草原样带与控制试验结果相符,自西向东随土壤pH下降、土壤全氮升高,易溶性无机磷与难溶性无机磷之间的比例上升,表征了难溶性无机磷向易溶性无机磷的转化。此外,长期氮添加通过促进植物磷吸收、土壤磷素淋溶等过程,导致草原土壤全磷下降10%;由此可见,生态系统氮富集可通过活化矿物结合态磷而提升土壤磷供应能力,但长此以往或逐渐导致土壤磷库耗竭。该研究有助于为欧亚草原生态系统磷素管理、中国北方退化草原生态恢复提供理论依据和决策参考。

  近日,相关研究成果在线发表在Ecology上。研究工作得到国家自然科学基金等的支持。沈阳应用生态所科研参与该工作。

  论文链接 

氮富集影响生态系统磷循环过程的理论框架

草原长期氮添加试验和中国北方草原样带土壤易溶性磷组分与难溶性比例的变化

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