磷素是陆地生态系统生产力最重要的限制因素之一,湿热气候条件下的热带亚热带地区通常被认为是磷缺乏的典型区域。热带森林在维持全球生产力和保护生物多样性中扮演着关键角色。然而,全球变化加剧威胁到了森林生物多样性,特别是在氮沉降全球化背景下。由此引发了一个重要的科学问题:在热带森林,是否可以通过提升磷素可利用性来促进植物生长和维持生物多样性?
国科大博士生导师莫江明及鲁显楷研究员带领团队通过在南亚热带“富氮”的季风常绿阔叶林进行长期磷添加控制试验研究发现:长期(2008-2017年)磷添加显著增加了土壤总磷(1倍)和有效磷(>30倍)以及植物组织(细根、枝条、叶片)磷含量。但是,林下植物的最大净光合速率和幼苗生长速率并没有显著增加。相反,长期磷添加处理显著降低了种子萌发苗的存活率和林下植物多样性(如物种数和个体数等)。进一步分析发现这种负面效应可能是与磷添加后植物体内非结构性碳消耗增加有关(如细根非结构性碳含量降低了30 %)。
这些发现挑战了传统的竞争排斥理论,即限制性养分的输入将刺激植物生长,并通过竞争排斥的方式降低群落多样性。我们推测林下层植物生长可能与多种资源(如光和盐基离子等)共同限制有关。长期来看,在磷输入条件下热带森林植物大量吸收和储存磷的功能属性可能导致林下植物体内碳失衡和更新失败,从而对森林物种周转和群落组成产生深远影响。
研究结果为热带森林植物适应低磷生境提供了新的直接证据,对于进一步认识自然生态系统多样性维持和磷利用策略以及制定科学的生态系统管理政策具有重要意义。研究论文近期发表在国际环境科学期刊《Science of the Total Environment》(IF=7.96,文章链接:https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2021.149306)。
图1 长期磷添加增加植物组织磷浓度(a)并降低细根碳水化合物浓度(b)
图2 长期磷添加降低林下层植物的丰富度和多样性
责任编辑:高塬
删除或更新信息,请邮件至freekaoyan#163.com(#换成@)
国科大博士生导师鲁显楷团队发现长期磷素输入降低热带“富氮”森林植物多样性
本站小编 Free考研考试/2021-12-25
相关话题/植物 组织 科学 种子 管理
生命学院汪颖研究组与合作者在植物单细胞再生机制研究中取得重要进展
不同于高等动物,高等植物细胞命运可塑性高,分化的植物体细胞可以获得全能性(totipotency),再生出完整可育植株(图1)。植物单细胞再生在农业、园艺上具有广泛应用价值,是遗传转化的常用途径。虽然很多种类的植物均通过单个已分化体细胞的再生获得完整植株,但关于植物单细胞再生机制目前仍知之甚少。图1 ...中国科学院大学通知公告 本站小编 Free考研考试 2021-12-25华南植物园小良站在海岸带防护林固碳功能研究方面取得重要研究进展
海岸防护林在沿海地区起到防风固沙的作用,但是其固碳的作用长期被忽略。我国南方海岸防护林以木麻黄为主(图1),通常种植在营养匮乏的海岸带沙丘上,而这样贫瘠土壤可能会限制木麻黄林的固碳能力。因此,系统了解施肥措施对这些海岸带防护林生态功能,特别是碳汇功能的影响,是当前海岸带碳汇研究的重要科学问题。 中 ...中国科学院大学通知公告 本站小编 Free考研考试 2021-12-25华南植物园小良站在热带森林土壤碳矿化速率对长期氮磷添加的响应取得进展
土壤有机碳周转受到基质和养分有效性的强烈影响,特别是氮(N)和磷(P)。虽然已有许多短期氮磷添加实验研究养分有效性和土壤有机质(SOM)矿化之间的关系,但是利用长期施肥土壤来探究SOM矿化的研究并不多。长期施肥会改变土壤的生物化学性质,因此,SOM矿化在短期或单一的养分输入之下的变化不能很好地反应长 ...中国科学院大学通知公告 本站小编 Free考研考试 2021-12-25国科大博士生导师康明研究员团队在东亚季风气候驱动山地植物多样性形成机制研究取得进展
山地系统蕴藏了全球大部分陆地生物多样性。人们普遍认为,丰富的山地生物多样性是在地质事件和历史气候以及它们之间的相互作用等影响下产生的。然而,目前极少有研究解析了地质事件和历史气候变化驱动山地生物多样性形成的进化机制,尤其是缺乏东亚季风气候驱动物种形成的深入研究。 马铃苣苔属(苦苣苔科)具有丰富的物 ...中国科学院大学通知公告 本站小编 Free考研考试 2021-12-25华南植物园在濒危药用植物地枫皮保护性回归研究方面取得进展
地枫皮(Illiciumdifengpi)是八角科常绿灌木,又名高山龙、山八角。地枫皮的茎皮和根皮具有祛风除湿,行气止痛等功效,是桂龙药膏、桂龙药酒及多种中成药的主要原料。同时,地枫皮叶片浓绿肥厚、嫩叶和幼果红色,树型优美,具有很高的观赏价值,是喀斯特地区非常有开发利用前景的野生药用植物(图1)。其 ...中国科学院大学通知公告 本站小编 Free考研考试 2021-12-25华南植物园研究者揭示植物调控内质网胁迫诱导细胞死亡的新机制
内质网是细胞内重要的蛋白合成和加工的场所。外界环境胁迫会导致未折叠或错误折叠的蛋白在内质网中积累,从而引起内质网胁迫。为了恢复细胞的稳态和促进生存,未折叠蛋白响应(UPR)信号通路被激活。然而持续的或突发剧烈的内质网胁迫都会激活UPR的末端细胞死亡调控途径诱导细胞死亡。因此,内质网胁迫应答与逆境中植 ...中国科学院大学通知公告 本站小编 Free考研考试 2021-12-25国科大博士生导师焦雨铃研究组与合作者揭示植物单细胞再生机制
不同于高等动物,高等植物细胞命运可塑性高,分化的植物体细胞可以获得全能性(totipotency),再生出完整可育植株。植物单细胞再生在农业、园艺上具有广泛应用价值,是遗传转化的常用途径。虽然很多种类的植物均实现了单个分化体细胞的再生,获得了完整植株,但关于植物单细胞再生机制目前仍然知之甚少。 中 ...中国科学院大学通知公告 本站小编 Free考研考试 2021-12-25国科大博士生导师John Speakman团队发现棕色脂肪组织是肠道菌群清除小鼠血糖改善的关键
棕色脂肪组织Brownadiposetissue(BAT)是重要的适应性产热器官,其对体温调节维持起重要作用。近十几年来,随着18Flurodeoxyglucose-PET-CT的应用,在成人体内也发现了BAT的存在,越来越多的研究指出高代谢活性的BAT对肥胖症和葡萄糖代谢都有改善作用。解偶联蛋白1 ...中国科学院大学通知公告 本站小编 Free考研考试 2021-12-25中国科学院大学博士生导师冯芒课题组与合作者首次演示非循环非绝热的几何量子逻辑门
近日,中国科学院大学博士生导师、精密测量院研究员冯芒课题组与郑州大学、广州中国科学院工业技术研究院合作,利用超冷离子实验平台,设计和完成了基于非循环非绝热的几何量子逻辑门实验,在单个40Ca+离子层面上首次高精度地演示了这种普适的量子逻辑门同时具备的容错和快捷的优良特性,研究成果发表在《物理评论快报 ...中国科学院大学通知公告 本站小编 Free考研考试 2021-12-25西北高原所小哺乳动物适应性进化与管理学科组在发现青藏高原鼠害暴发奥秘方面取得进展
高原鼠兔(Ochotonacurzoniae)是青藏高原特有的植食性小哺乳动物,该动物为什么不冬眠,且冬季死亡率仅有4-6%;为什么在过度放牧地区高原鼠兔种群呈急剧增长模式,家畜与鼠兔之间存在着怎样的互惠关系?带着这些科学问题,中国科学院西北高原生物研究所小哺乳动物适应性进化与管理学科组、动物研究所 ...中国科学院大学通知公告 本站小编 Free考研考试 2021-12-25