在許多自然林生態系統中,附生藍藻地衣(即含有藍藻共生藻的地衣)是重要的附生生物類群,具有較強的固氮能力,地衣生物固氮是自然林中氮素來源的重要途徑之一。附生藍藻型地衣的固氮酶活性受濕度、溫度以及其自身的光合有機物儲量等因素影響。目前相關的研究集中于地衣生物量和固氮總量的估算等方面,而關于氣候變化條件下地衣固氮酶活性影響的研究卻鮮有報導。
中國科學院西雙版納熱帶植物園博士研究生柳帥在研究員劉文耀的指導下,以云南哀牢山地區山地森林中常見的附生藍藻型地衣網肺衣(Lobaria retigera)為實驗材料,采用原位與異地移植實驗相結合的方法,模擬氣候變化,研究增溫、干旱脅迫對山地森林附生藍藻地衣固氮酶活性的影響;通過一系列野外觀測實驗和室內測定分析,探討影響附生地衣固氮酶活性的主要因素,揭示附生網肺衣的固氮活性對干熱脅迫的響應機制。研究結果顯示:高海拔樣地網肺衣的固氮酶活性為7.8±1.2 μmol·g-1·day-1。從高海拔(2680m)山地森林樣地分別移植到中海拔(2480m)、低海拔(1960m)兩樣地上后,隨著溫度增加、空氣相對濕度降低,附生地衣的固氮酶活性分別下降了32.1%和57.7%。
研究發現:在移植早期,地衣葉狀體的含水量是決定網肺衣固氮酶活性的關鍵因素;而在移植后期,長期的干熱脅迫導致的碳失衡是影響附生藍藻地衣生物固氮的根本原因。基于該研究結果,研究人員認為干熱脅迫或未來的氣候變化不僅將顯著降低山地森林中附生藍藻地衣的生物固氮和生物量積累,也將顯著影響亞熱帶森林附生地衣的生長和分布,以及生態系統的氮循環。
相關結果發表在國際學術期刊Science of the Total Environment上。該研究得到國家自然科學基金、中科院生物多樣性保護策略項目等的支持。

野外移植實驗與室內控制試驗示意圖

不同樣地網肺衣的固氮活性、生物量及其季節變化

不同含水量條件下網肺衣的光合速率和固氮酶活性
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