New Phytologist: 根际控制土壤氮循环:植物经济策略的关键组成部分
了解植物物种如何影响土壤养分循环是陆地生态系统生态学的一个主要主题。然而,大多数研究主要集中在凋落物分解上,而根际对土壤有机质(SOM)分解的影响却很少引起关注。
在“普通花园”温室实验中,使用双重13C / 15N 标记方法,调查了 12 种草场植物(禾本科杂草,非禾本草本植物和豆科类)的经济策略如何通过根际过程驱动土壤氮(N)循环,以及这如何反过来影响植物氮素的吸收和生长。
与保守策略的物种相比,吸收型植物具有更高的光合作用,根际碳沉积和吸收氮效率。他们通过根际 SOM 分解启动了更强的土壤氮循环。这有利于吸收型植物吸收大量的 N,并将其分配到地上部以促进光合作用,从而维持其更快的生长。豆科植物的 N2 固定能力通过促进光合作用和根际沉积而增强了根际激发作用。
本研究表明,植物物种的经济策略通过根际运转调节植物-土壤碳氮反馈。这些发现为具有不同经济策略的植物物种如何通过调节其根际土壤微生物的养分循环来维持其营养和生长提供了新颖的见解。
主要结果
图 1 概念模型显示植物物种的经济策略如何通过根际过程控制土壤氮素循环,进而影响植物氮素的吸收和生长。箭头表示因果关系。资源节约策略的生态系统处理速率以红色(左)表示,资源吸收策略的生态系统处理速率以绿色(右)表示。
图 2 受植物经济性状(红色箭头)约束的土壤氮循环特性的冗余分析(蓝色箭头)。将植物 N 的循环特性(绿色箭头),土壤 C 的循环特性(紫色箭头)和植物 C 的循环特性(橙色箭头)作为被动变量拟合在排序中。
图 3 植物经济策略对根际引发土壤氮矿化的影响。土壤氮矿化的总速率与(a)植物代谢活动的关系,对应于植物最近确定的碳的呼吸作用,并被用作植物经济学谱的代表;(b)通过冠层光合作用固定植物碳;(c)根系土壤 C 的新矿化,对应于根际碳 C 的微生物利用;(d)原生土壤 C 的矿化作用。
图 4 植物经济策略对土壤矿物质和微生物氮库和周转的影响。
图 5 保守型(a)和吸收型(b)植物经济策略的生态系统氮(N,紫色)和碳(C,绿色)的”收支核算”。
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