氮、磷是植物生長必需的兩種養分元素，氮、磷有效性與植物生長的關系歷來都是學者們關注的焦點。傳統觀點認為，植物生長在高緯地區往往是受氮的限制，而在低緯地區則是受磷的限制。新近研究結果表明，植物生長普遍受到氮磷的共同限制，且這種共同限制會因氮磷交互作用程度與方向的不同而不同，呈現這一結果的研究主要是基于植物地上部分生物量的反應，而對表征植物生長的其它變量與氮磷交互作用的關系并沒有得到有效的研究。因此，氮磷交互作用如何通過影響土壤氮磷有效性、植物養分吸收、植物養分濃度以及植物氮磷比，進而影響植物生產力，仍是科學認識上的盲區。
針對這一科學問題，中國科學院華南植物園陸面生物地球化學循環研究組博士后江軍在其合作導師王應平與閆俊華的共同指導下，以133篇全球氮磷施肥實驗 (control, +N, +P, +NP) 研究論文的1818個有效觀測數據為基礎，運用協同效應、對抗效應和可加效應的分類方法，全面量化并評估了不同陸地生態系統類型（熱帶森林、草地、濕地以及苔原）植物生長的10個相關變量對氮磷交互作用的響應，并深入分析了不同交互作用模式的機理。研究結果表明，不同生態系統自身氮、磷限制程度的不同，導致其對氮磷交互作用的響應不同。熱帶森林植物地上生物量對氮磷協同效應的響應最小，苔原響應最大。熱帶森林植物葉片氮磷比僅表現出可加效應，草地、濕地和苔原卻呈現出一致的協同降低效應。同時，氮磷交互作用對熱帶森林土壤有效磷、草地葉氮以及苔原葉磷濃度均有不同程度的對抗效應。總體而言，氮磷交互作用促進了植物對氮、磷的吸收。為了維持養分的化學計量平衡，植物傾向于通過調節自身組織的氮磷濃度、生物量產量以及對土壤有效氮、磷的吸收，獲得最優的生長與繁殖。
該研究成果于近日發表在國際農林科學期刊Plant and Soil上。該研究得到國家杰出青年科學基金“陸表過程與環境變化”(41825020) 的支持。
圖1 氮、磷添加對植物生長影響的單獨、聯合以及交互效應
圖2 植物生長變量、施肥處理與環境變量之間的關系
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