Journal of Plant Ecology ›› 2025, Vol. 18 ›› Issue (4): 1-50.DOI: 10.1093/jpe/rtaf062
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Ya-Jing Zhang1, Ya-Li Si1, Shi-Bo Ju1, Wan-Ying Jiang1, Ming-Zhen Zhao1, Jing Liu1, Mulualem Tigabu1, Xiang-Qing Ma1,2, Ming Li1,2*
摘要: 氮沉降加剧了亚热带杉木人工林的磷限制,然而不同无性系杉木根系对异质磷环境的适应机制尚不明确。为此,本研究通过模拟氮沉降(低N:48 kg hm–2 a–1;高N:180 kg hm–2 a–1)与环境磷异质性(均质低磷vs.异质低磷),探究了3种杉木无性系(Y061/Y020:磷高效型;Y2C:磷敏感型)的生长与代谢响应规律。结果表明,在异质磷环境中,高氮沉降促进了杉木地上和地下生物量,特别是显著促进了Y061的根长和根表面积。高氮沉降显著提高根系酸性磷酸酶(APase)活性,但抑制有机酸分泌量,尤其在均质缺磷条件下更为显著。代谢组学分析表明,氮输入驱动根系分泌物组分重构:乳酸、丙二酸、琥珀酸和草酸占比上升,而莽草酸、奎宁酸和苹果酸减少。磷高效无性系(Y061/Y020)通过根系形态可塑性(根长与表面积)实现更高的磷吸收效率,而磷敏感型无性系(Y2C)则依赖酶促磷活化策略,但其生物量积累受限。高氮条件下氮磷吸收效率呈现显著协同效应。该研究表明,氮沉降通过“形态-酶促”轴重构根系养分获取策略:磷高效无性系优先通过根系增殖(而非有机酸分泌)利用空间异质性磷资源。基于此本研究提出:(1)高氮沉降区优先选育Y061/Y020无性系以提升林分生产力;(2)构建具有异质磷分布的针阔混交林可增强生态系统养分弹性。上述研究结果为亚热带杉木人工林的精准育林与可持续经营提供了理论依据。