低磷胁迫环境下植物养分捕获策略机制的研究进展

来源：成都市山地灾害与环境研究所2022-02-01 09336026

土壤中有效磷的缺乏是限制陆地生态系统碳汇能力的重要因素。不同原因的低磷胁迫广泛存在于自然生态系统中。植物可以通过释放羧酸盐、磷酸酶和通过各种营养获取策略形成菌根共生体来应对低磷胁迫。针对各种NASs在不同低磷胁迫环境中的作用机制和生态效应尚不清楚的科学问题，中国科学院成都山地灾害与环境研究所

土壤中有效磷的缺乏是限制陆地生态系统碳汇能力的重要因素。不同原因的低磷胁迫广泛存在于自然生态系统中。植物可以通过释放羧酸盐、磷酸酶和通过各种营养获取策略形成菌根共生体来应对低磷胁迫。针对各种NASs在不同低磷胁迫环境中的作用机制和生态效应尚不明确这一科学问题，中国科学院成都山地灾害与环境研究所、中国科学院西北生态环境资源研究所、西澳大学等单位的研究人员对此问题进行了持续研究并取得了进展。

研究发现，在原生矿物磷占95%以上的“年轻”土壤中，风化程度低导致有效磷不足。植物通过从根部释放羧酸盐来激活无机磷，并且可以为没有磷捕获策略的其他植物提供有效磷。在以有机磷为主的“成熟”土壤中，强风化和淋溶导致有效磷低于2毫克/千克。与羧酸盐和磷酸酶共同参与磷活化的策略不同，该研究发现了一种主要依赖于磷酸酶而不含大量羧酸盐的NASs。这种策略可以矿化根际土壤中约64%的有机磷。在缺磷的高寒草甸，经过8年的持续增温，杂草和莎草的根羧酸盐使表层土壤中钙、磷含量降低约11.7%，磷酸酶活性和有机磷变化不明显，说明根系释放羧酸盐的策略是高寒草甸优势植物获取磷的主要机制。在低磷胁迫下的干旱地区碱性土壤中，根系释放羧酸盐的策略可以促进次生碳酸盐的形成，从而导致土壤无机碳汇能力的增加(图1)。本研究提出了土壤形成过程中NASs多样性和功能随养分梯度的变化规律及其对植被原生演替的潜在影响机制(图2)，并提出了原位条件下筛选高效磷捕获策略植物的技术。研究结果可为低磷地区生态系统恢复中的养分管理和植物优化配置提供支持。

相关结果分别发表在《生态进化趋势》、《全球变化生物学》、《生态学杂志》、《植物生态学杂志》和《植物生态学报》上。相关工作得到了国家自然科学基金、四川省科技计划和科技部第二次青藏科学研究的支持。(100yiyao.com)

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