Functional Ecology

发布人：赵文嘉 责任审核人：初审 赵文嘉 审核 张丹丹 审核发布 罗燕 发布日期：2023-03-23 阅读次数：1139

叶片养分重吸收是指植物将衰老叶片中的养分在凋落前转移到其他鲜活组织的过程，是植物养分保存的一种重要策略，能够很大程度上减少植物对外部养分的依赖，同时对土壤碳和养分循环具有重要影响。然而，目前对叶片养分重吸收控制机理的认识十分有限。以往研究提出了三种养分重吸收的控制策略：（1）养分浓度控制；（2）养分限制控制；（3）化学计量控制（图1）。养分浓度控制是指新鲜叶片中养分浓度越高，植物从衰老叶片中重吸收的养分就越少，反之亦然。养分限制控制是指植物会更多地从衰老叶片中重吸收限制植物生长的养分，反之亦然。化学计量控制是指植物从衰老叶片中重吸收养分按与新鲜叶片相同的养分比例进行。目前仅养分浓度控制在全球尺度上被证实，然而后两种控制策略是否在全球尺度上普遍存在目前仍不清楚。

图1 三种养分重吸收策略的概念图（a，养分浓度控制；b，养分限制控制；c，化学计量控制； d-e，养分浓度控制中衰老叶片与新鲜叶片养分浓度的理论关系；f-g，养分限制控制中重吸收养分比与新鲜叶片养分比的理论关系）

基于此，中山大学生态学院陈浩副教授团队收集了全球109篇已发表的论文，共提取到3395个数据点，研究碳（C）、氮（N）、磷（P）、硫（S）、钾（K）、钙（Ca）和镁（Mg）七种元素的重吸收控制策略。结果发现，养分限制控制在全球尺度上普遍存在，但仅适用于N、P和K三种养分的重吸收（图2；λ < 1）。

图2 基于对数转换下重吸收元素比与新鲜叶片元素比的幂回归分析（λ < 1，养分重吸收取决于养分限制控制；λ ≥ 1，养分重吸收不取决于养分限制控制）

化学计量控制在全球尺度上控制植物对碳和其他六种养分的重吸收（图3；重吸收元素比与叶片元素比高度正相关），且与养分浓度控制在全球尺度上共存（Slope ≠ 1）。

图3 重吸收元素比与新鲜叶片元素比的线性回归分析（P < 0.05，叶片养分重吸收取决于化学计量控制；*，Slope与1有显著差异；Slope = 1，严格的化学计量控制，如S；Slope ≠ 1，化学计量控制与养分限制控制共存）

此外，两种养分重吸收策略在不同植物生长型（草本植物、禾本植物、针叶植物、常绿木本植物、落叶木本植物）间存在差异（图4）。相比于其他生长型，针叶植物的养分重吸收更多地取决于化学计量控制而不是养分限制控制（λ和Slope均等于1）。常绿木本植物适用养分限制控制的能力比落叶木本植物更强（λ更小）。

图4 不同植物生长型间λ值（a-f）和Slope值（g-l）的比较

我们的研究证实了养分限制控制和化学计量控制在全球尺度上普遍存在、共存，且控制植物对多种元素的重吸收。这些控制策略应该被考虑到地球系统模型中以提升其对陆地生态系统养分循环的预测能力。研究结果以“Widespread controls of leaf nutrient resorption by nutrient limitation and stoichiometry”为题发表在生态学权威期刊Functional Ecology上（全文链接：https://doi.org/10.1111/1365-2435.14318）。我院博士研究生孙锡斌为论文的第一作者，陈浩副教授为通讯作者，中山大学生态学院为第一通讯单位。我院马子龙副教授、储诚进教授、李梅梅博士以及中国科学院亚热带农业生态研究所、中国科学院沈阳应用生态研究所、南宁师范大学多位研究人员参与了该项研究工作。该研究受到了深圳市自然科学基金等项目的资助。

通讯员：陈浩，孙锡斌

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