氮供應(yīng)往往是限制森林生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力的重要因素。植物可利用土壤中的銨態(tài)氮（NH4+-N）、硝態(tài)氮（NO3--N）、某些自由氨基酸以及一些可溶性小分子有機(jī)含氮化合物，然而植物并非均等利用以上氮形態(tài)?？偟膩碚f，目前有關(guān)森林植物對氮吸收的特性還不清楚，了解我國東北典型次生林優(yōu)勢樹種氮利用特點是在氮沉降升高背景下評估和預(yù)測森林生態(tài)系統(tǒng)群落組成及生產(chǎn)力響應(yīng)的關(guān)鍵。
基于此，中國科學(xué)院沈陽應(yīng)用生態(tài)研究所穩(wěn)定同位素生態(tài)學(xué)研究團(tuán)隊選擇了東北地區(qū)次生林內(nèi)常見樹種紅松、落葉松、蒙古櫟、胡桃楸等四種幼苗進(jìn)行溫室內(nèi)栽培，通過15N標(biāo)記實驗，研究不同樹種幼苗對不同形態(tài)氮（NH4+-N、NO3--N和有機(jī)氮）的吸收和轉(zhuǎn)運。研究結(jié)果表明，除了紅松以外，另外三個樹種幼苗氮吸收均以硝氮為主，硝氮吸收占三個樹種總氮吸收的68~88%，并以較快的速度運輸?shù)饺~片；而對于紅松而言，其通過根系優(yōu)先吸收有機(jī)氮（甘氨酸），有機(jī)氮利用比例為43%，而36%的有機(jī)氮（甘氨酸）未經(jīng)其他轉(zhuǎn)化以完整形態(tài)被吸收。以上結(jié)果說明，東北次生林優(yōu)勢樹種均能有效利用土壤中含量較為豐富的氮形態(tài)（研究森林土壤有效氮以硝氮為主，氨氮硝氮比例為2:3），而紅松對于有機(jī)氮的優(yōu)先利用可能與其共生外生菌根真菌有關(guān)。前期，穩(wěn)定同位素生態(tài)學(xué)團(tuán)隊在清原溫帶森林開展了為期3年在生態(tài)系統(tǒng)尺度上的標(biāo)記實驗，該實驗結(jié)果也顯示相對銨態(tài)氮，森林植物吸收更多硝態(tài)氮（Li et al. 2019. Ecological Applications）。因此，在未來氮沉降增多、氮沉降中硝氮比例有所提高的背景下，該研究成果對于預(yù)測氮沉降對我國東北典型次生林和落葉松人工林物種組成、森林生產(chǎn)力的影響具有一定的參考意義。
該成果以“Uptake Patterns of Glycine, Ammonium, and Nitrate Differ Among Four Common Tree Species of Northeast China”為題在生態(tài)學(xué)期刊Frontiers in Plant Science發(fā)表。方運霆研究員為通訊作者，穩(wěn)定同位素組副研究員朱飛飛和我所與東北大學(xué)聯(lián)合培養(yǎng)碩士生戴陸明為共同第一作者。該研究得到國家重點研發(fā)計劃項目、中國科學(xué)院前沿科學(xué)重點研究項目、中國科學(xué)院盧嘉錫國際團(tuán)隊和國家自然科學(xué)基金資助。
圖1. 我國東北典型次生林四個優(yōu)勢種對不同形態(tài)氮吸收比例
