低磷胁迫环境中植物养分捕获策略作用机理研究获进展

　　土壤有效磷的不足是限制陆地生态系统碳汇能力的重要因素。不同成因的低磷胁迫在自然生态系统中广泛存在，植物可通过根系释放羧化物、磷酸酶和形成菌根共生体等多种养分捕获策略（nutrient-acquisition strategies, NASs）来应对低磷胁迫。针对不同低磷胁迫环境中各种NASs作用机理及生态效应不清的科学难题，中国科学院成都山地灾害与环境研究所、中科院西北生态环境资源研究院、澳大利亚西澳大学等单位研究人员对该问题开展持续研究，取得了进展。

　　研究发现，在原生矿物磷占比超过95%的“年轻”土壤中，低风化程度导致有效磷不足，植物通过根系释放羧化物的策略来活化矿物磷，并可为其他不具备磷捕获策略的植物提供有效磷。在以有机磷为主的“成熟”土壤中，强烈的风化和淋溶作用导致有效磷不足2 mg/kg，与先前研究发现的羧化物与磷酸酶共同参与磷活化的策略不同，研究发现一种主要依靠磷酸酶而不需大量羧化物参与的NASs，该种策略可使根际土中约64%的有机磷被矿化。在缺磷的高寒草甸，连续8年增温后，杂草和莎草的根系羧化物导致表层土壤的钙磷含量降低了约11.7%，磷酸酶活性和有机磷均无显著变化，表明根系释放羧化物的策略是高寒草甸优势植物获取磷的主要机制。在低磷胁迫的干旱区碱性土壤中，根系释放羧化物的策略可促进次生碳酸盐的形成，从而导致土壤无机碳汇能力的增加（图1）。该研究提出了NASs多样性和功能随成土过程中养分梯度的变化模式及其对植被原生演替的潜在影响机制（图2），还提出了一种在原位条件下筛选具备高效磷捕获策略植物的技术。研究成果可用于支撑低磷地区生态系统的养分管理和生态修复中的植物优化配置。

　　相关成果分别发表在Trends in Ecology & Evolution、Global Change Biology、Journal of Ecology、Journal of Plant Ecology和《植物生态学报》上。相关工作得到国家自然科学基金、四川省科技计划和科学技术部第二次青藏科考等项目的资助。