在控制实验中,氮和磷的可用性相互作用以调节六种植物功能类型的叶性状比例关系
1前言磷对性状的影响受氮限制的影响。生长在贫瘠土壤中的植物具有更长的叶寿命,高比叶重,低Nm,低Am,低Rdark,m。生长的土壤营养可利用性不同(低P),植物性状间的异速指数不同,光合和N的关系可能取决于土壤P的可利用性。叶片N和暗呼吸之间的关系也受到土壤P供应的影响。但目前没有确定的R-N关系,以及土壤中NP在叶片A/R和其他性状的关系中起什么作用。
图1理论模式
假设(图1):(1)在低P土壤中生长,植物平均A和R降低,在高N中的抑制作用比在低N中更大。当P限制时,低N对植物A和R的降低不太显著。PFT之间的这种影响相似。(2)无论P如何,N限制将增加A-N,RDark-N和RLight-N关系的异速常数,但不会改变异速指数。(3)P缺乏会降低A-N,RDark-N和RLight-N关系的异速指数,任何给定N浓度下,代谢速率的下降在高N下比在低N供应下更大。(4)R:A比率对于营养限制植物将比在高N和P供应下高,反映了与呼吸相比,限制营养供应对光合作用的更大抑制作用。(5)降低光呼吸速率(即N和/或P供应的限制)的营养处理,将导致叶R的光抑制程度较低。
2材料和方法20种木本植物和17种草本植物:代表6种PFT:阔叶树(BLT),阔叶灌木(S),针叶针叶树(NLT),C3草(C3G),C3草(C3H)和C4草(C4G)。木本植物种植于年11月,于年1月开始测量,草本植物种植于年11月,于年1月开始测量。四种处理:高N高P(HNHP),高N低P(HNLP),低N高P(LNHP)和低N低P(LNLP),每个处理6次重复。自然光条件下在25℃/18℃(白天/夜晚)测量指标光响应曲线,LMA,木本植物淀粉可溶性糖,N,P
3结果当N供应不受限制时,低P供应增加了A-N或R-N关系的异速指数(斜率),而在低N供应下没有P影响效应。P和N供应改变了A-P和R-P关系的异速指数。R:A和叶R不受营养供应的影响。NP营养处理的光抑制率为26%,草本植物的光抑制程度低于木本植物。
图2六种不同植物功能类型(PFT)分类下叶片化学性状和叶片碳通量代谢变化
图3基于面积的叶氮和叶磷与比叶重之间的关系
图4性状间的异速关系
4讨论4.1叶性状变异总P含量受液泡中P的储存的影响很大,并且该储存池可以缓冲细胞溶质P。因此,叶片P的测量差异可能不会导致代谢性状的不同。同样,叶片N在代谢中的投资是表型性状,当N供应受到限制时,总N的比例增加,意味着低氮处理不一定会导致降低代谢率。
4.2P如何影响A-R-N关系,是否与N供应无关?N限制时,低P对代谢性状影响很大。但当N没有限制时,P影响很大。无论N怎样,P对A-N完全没有影响,不同地点和生物群落之间的比例关系可能包括除土壤养分之外的变化供应。
4.3支持光合作用氮利用效率变化的机制低氮供应下AN的增加可以通过几种可能的方式发生,例如:分配给光光合作用过程的叶片N的更大部分,特别是叶片N在Rubisco中的相对投资;Rubisco活化状态的增加;减少N对防御化合物,细胞壁和/或核酸的投资;或减少无机氮积累(例如液泡中的NO3)以维持有机氮在代谢中的投入。类似的因素也可能在限制P供应的高氮生长植物表现出的AN减少中起作用。
4.4PFT中性状间的关系当考虑结构(即Ma)和代谢性状(特别是Aa和RLight,a)时,不同的PFT对治疗表现出相对相似的反应。因此,尽管PFT中叶片寿命,叶片营养素和结构组分存在巨大差异,但一般而言,所有PFT对营养物可用性表现出相似的代谢响应。未来的工作将需要确定什么潜在因素(例如与蛋白质周转,韧皮部和叶细胞中离子梯度维持相关的呼吸成本)影响RDark-Aa。
4.5RLight通常低于RDarkRLight通常低于RDark,在叶片中,需要呼吸能量来同化N和蛋白质周转,以及支持光合作用对ATP的需求。
编辑:ChenXP
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