【摘 要】
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植物的氮素吸收策略可能受多种因素的协同影响,从而改变从单因素限制角度分析获得的植物氮素吸收策略的变化规律。为深入了解荒漠植物的生存方式,更好掌握氮素对植物生存策略的影响,在古尔班通古特沙漠选择4种荒漠草本短命植物:尖喙牻牛儿苗(Erodium oxyrrhynchum)、琉苞菊(Hyalea pulchella)、假狼紫草(Nonea caspica)和飘带果(Lactuca undulata);
【基金项目】
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国家自然科学基金项目:古尔班通古特沙漠不同生活型草本植物氮素吸收策略的研究(41763009); 新疆师范大学硕士研究生科研创新项目(XJ2021G254);
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植物的氮素吸收策略可能受多种因素的协同影响,从而改变从单因素限制角度分析获得的植物氮素吸收策略的变化规律。为深入了解荒漠植物的生存方式,更好掌握氮素对植物生存策略的影响,在古尔班通古特沙漠选择4种荒漠草本短命植物:尖喙牻牛儿苗(Erodium oxyrrhynchum)、琉苞菊(Hyalea pulchella)、假狼紫草(Nonea caspica)和飘带果(Lactuca undulata);2种荒漠草本一年生植物角果藜(Ceratocarpus arenarius)和碱蓬(Suaeda glauca)为研究对象,对生活型、氮素形态、土壤深度、生长季及其相互作用对植物氮素吸收策略的影响进行分析探讨,并为荒漠草本植物是否能有效吸收有机氮做出简单判断。取得主要结论如下:(1)4种荒漠草本短命植物——尖喙牻牛儿苗、琉苞菊、假狼紫草和飘带果在不同生长季有不同的氮素吸收策略:在不同土层深度,5月4种植物的氮素吸收速率均高于4月的氮素吸收速率;对于不同形态氮素的吸收速率,甘氨酸均低于硝态氮和铵态氮。4月假狼紫草对硝态氮的回收率最高,可达52.3%;5月假狼紫草对铵态氮的回收率最高,可达90.7%。琉苞菊对15N的吸收量低于其他3种植物。4种短命植物不仅可以利用土壤无机氮,还可以有效利用土壤有机氮,且尖喙牻牛儿苗和飘带果对硝态氮有明显的吸收偏好。在古尔班通古特沙漠生态系统中,短命植物对氮素的吸收能力有着差异和多元化的特点,且均可吸收土壤中的可溶性的有机态氮源。(2)2种荒漠草本一年生植物——角果藜和碱蓬在不同月份和不同土壤深度对不同形态的氮吸收策略有所不同:在浅层土壤(0-5cm)中,2种植物的氮吸收速率7月均高于6月;对比不同形态氮的吸收速率,植物对无机氮的吸收均高于有机氮,角果藜更偏好吸收硝态氮,每克干根系最高氮吸收速率可达3.81μg·h–1,碱蓬更偏好吸收铵态氮,每克干根系最高氮吸收速率可达4.74μg·h–1;从不同形态氮对总氮的贡献率看,硝态氮是角果藜吸收氮的有利形态,占比在35.7%–43.9%之间,铵态氮是碱蓬吸收氮的有利形态,占比最高可达48.3%,最低也有40.0%。2种一年生植物不仅可以利用土壤中的无机氮,也可以直接吸收利用土壤有机氮。研究结果表明:在古尔班通古特沙漠生态系统中,一年生植物对氮的吸收能力有着差异和多元化的特点,且均可吸收土壤中的可溶性有机态氮源。(3)在不同土壤深度中,2个生活型植物的最大生物量期的氮素吸收速率均高于快速生长期的氮素吸收速率;对比不同形态氮素的吸收速率,无机氮均高于有机氮,短命植物更偏好吸收硝态氮,最高吸收速率可达5.74μg h-1,一年生植物更偏好吸收铵态氮,最高吸收速率可达4.74μg h-1;从不同形态氮素对总氮的贡献率看,硝态氮是短命植物吸收氮素的有利形态,贡献率在36.98%~48.13%之间;铵态氮是一年生植物吸收氮素的有利形态,贡献率最高可达48.3%,最低也有30.47%。不同氮素形态、生长季和土壤深度对2个生活型植物的氮素吸收策略影响均显著。2个生活型6种植物不仅可以利用土壤中的无机氮,也可以直接吸收利用土壤有机氮。综上所述,植物物种、氮素形态、土壤深度和生长季及其相互作用关系对新疆古尔班通古特沙漠不同生活型6种植物的氮素吸收策略均有所影响,生活史较短的短命植物在整个生长周期没有调整对硝态氮的吸收偏好,生活史较长的一年生植物有充足的时间根据自身的需求调整对氮素的吸收。使6种植物在各自的生长周期表现出对氮素吸收的显著差异性,进而改变了植物共存和生存的策略。
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