大气氮沉降增加显著改变了陆地生态系统过程。传统观念认为，氮沉降主要通过促进根系氮吸收影响生态系统碳氮循环。然而，越来越多的证据表明，森林冠层对大气氮沉降的截留和吸收是生态系统氮供应的另一条重要途径。与根系吸收类似，叶片氮吸收能力在不同物种之间存在差异。然而，调控叶片氮吸收过程的相关机制尚不清楚。
刘玲莉研究组依托国家植物园的丰富种质资源，选取了19种北方常见的木本植物，利用升降平台到达树冠顶部，采用稳定性氮同位素（15N）示踪技术，量化了这19种植物的叶片对无机氮的吸收能力。此外，结合叶片功能性状、土壤养分状况和背景气象条件等因素，解析了叶片氮吸收的调控机制。结果表明，在三个小时内，叶片即可吸收约10%-28%的沉降氮；大多数木本植物叶片对硝态氮的吸收高于铵态氮；叶片吸收的氮在短期内主要用于自身的生理活动，向小枝或其他木质组织的转移较少。进一步分析发现，不同物种间叶片氮吸收能力的差异与植物性状密切相关，而受土壤和气象条件的影响非常有限。具体而言，具有获取型性状的物种（即叶片氮含量较高、比叶面积较大及蜡质含量较低的物种），其叶片氮吸收能力高于保守型物种（即叶片氮含量较低、比叶面积较小、蜡质和木质素含量较高的物种）。这种差异可能会影响氮沉降上升背景下的植物竞争能力，从而改变群落物种组成及生态系统功能。上述发现强调了冠层叶片氮吸收途径在调控生态系统氮收支中的重要作用，在研究中，建议将冠层氮吸收过程纳入当前的地球系统机理模型，以准确预测大气氮沉降对生态系统功能的影响。
该研究成果于8月5日在线发表于国际学术期刊Plant ，Cell & Environment。植物所副研究员王欣为论文第一作者，刘玲莉研究员为通讯作者。该研究得到国家自然科学基金、中国科学院青年创新促进会等项目的资助。
文章链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/pce.15073
冠层叶片吸收无机氮的过程及相关调控机制