全球变化下植物氮磷回收解耦现象获揭示

近日，中国科学院地球环境研究所的一项研究揭示了全球变化下植物氮磷回收过程的普遍解耦现象，为理解生态系统养分循环响应机制提供了新视角。这一发现突破了传统氮磷循环解耦的理论假设，强调生态模型应纳入植物氮磷循环的解耦机制，以更准确地预测生态系统对全球变化的响应。研究发表在《生态学》杂志。

长期以来，学术界普遍认为氮循环与磷循环是紧密耦合的。然而，这一假设尚未在全球变化背景下得到严格验证，这限制了人们对氮磷循环的预测能力。

该研究通过整合107篇已发表文献中的1341个数据点，对过去20年来叶片氮磷回收效率（nitrogen and phosphorus resorption efficiency; NRE and PRE）对主要全球变化因子（包括气候变暖、干旱、降水增加、CO₂浓度升高、氮肥施用和磷肥施用）的响应进行了整合分析。

研究发现，植物氮磷回收对这些全球变化因子的响应存在显著差异，表明全球变化背景下植物氮磷循环发生了解耦 。NRE与PRE对单一全球变化因子的响应呈现显著分异：大部分全球变化因子导致NRE与PRE发生方向相反的改变，而CO₂浓度升高虽使二者同向变化，但变化幅度存在显著差异。

团队进一步利用叶片氮磷比，植物氮磷限制的指示指标，来探究NRE和PRE对全球变化因子的差异性响应是否由植物养分限制状态的改变所驱动。结果发现，在增温、CO?浓度升高、施氮和施磷条件下，叶片氮磷比的变化与NRE呈负相关，但与PRE呈正相关。然而，在干旱和降水增加条件下，上述变量间未观察到显著相关性。

这些结果指示了叶片氮磷回收的解耦主要源于全球变化诱导的氮磷限制转变，这可能表明氮磷循环的解耦可能是植物适应养分限制的策略。多重全球变化因子对氮磷回收普遍具有加和效应。当氮施肥与磷施肥、增雨或增雨共同作用时，氮施肥主导了这些复合效应的加和作用。这一结果表明，未来大气氮沉降和农业施肥导致的陆地氮输入持续增加，将成为驱动植物氮磷循环解耦的关键因素，尤其在氮限制生态系统中。

相关论文信息：https://doi.org/10.1111/1365-2745.70081