New Phytologist | 热带森林次生演替过程树木养分获取策略的调整

文摘   Science   2024-05-27 15:09   澳大利亚  

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通讯作者Michelle Y. Wong
发表时间2024.5.14

原文链接

https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/nph.19812




生物多样性高的热带森林碳固定量大,其未来碳库大小取决于土壤养分有效性。树木可以利用不同的养分获取策略来克服养分限制。其中,分泌磷酸酶以及与菌根真菌共生是热带森林树种应对氮磷限制的关键策略。土壤磷限制时,树木会增加对根系磷酸酶和共生真菌的投入。此外,氮添加引起的土壤磷限制会使植物提高根系的磷酸酶活性。因此,热带树种可以灵活调节根系养分获取策略以适应土壤条件的变化。研究树木如何调节根系磷酸酶活性和与菌根共生强度以适应土壤养分有效性不同的生境,有助于理解热带森林恢复在全球碳循环中的作用。

灵活的养分获取策略是植物大量固定碳的关键。以往的研究表明,长期生长在养分贫瘠生境的植物,其养分获取策略较为固化。物种水平养分获取策略的灵活性扩大到生态系统水平则较为复杂,因为群落水平植物养分获取策略的变化可能源于单一物种养分获取策略的改变或群落物种组成的改变。
本研究采用两种手段调查热带森林根系养分获取策略的灵活度。一是在热带森林的次生演替不同阶段通过氮磷添加的方法检验群落水平的养分获取策略,二是通过meta分析检验热带森林根系磷酸酶活性和菌根侵染率对氮磷添加的响应。
研究结果表明:(1)根系磷酸酶活性对土壤养分有效性的响应更灵活且可预测,菌根侵染对土壤养分的响应则更不可预测,菌根侵染率对磷添加的响应不一致。(2)热带森林群落对根系磷酸酶和菌根侵染的投入随次生演替阶段不同而变化。(3)热带次生林演替早期为氮限制,演替后期转变为磷限制。


图1.  次生林演替过程根系磷酸酶活性(黑色)和菌根侵染率(灰色)对氮磷添加的响应的假设


图2.  不同演替阶段根系水平(a)和群落水平(b)的根系磷酸酶活性。

图3.  热带森林根系菌根侵染对氮磷添加的响应。(a)菌根结构占单位根长的百分比,(b)丛枝结构占单位根长的百分比。

图4.  根系磷酸酶(a)和菌根侵染率(b)对氮磷添加的响应的效应值,以及不同林龄菌根侵染率的变化(c)。




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