冬季北半球近50% 的陸地生態(tài)系統(tǒng)經(jīng)歷季節(jié)性積雪覆蓋和土壤凍結(jié)。由于積雪或冰凍層的絕熱作用，主要影響植物生理生態(tài)活動(dòng)的土壤氮素礦化作用仍在進(jìn)行。傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為，落葉植物在冬季進(jìn)入休眠狀態(tài)并停止吸收養(yǎng)分。然而，已有研究證實(shí)亞北極灌叢、北方森林和溫帶森林中常綠和落葉植物根系在冬季均具有顯著的活性。溫帶森林落葉植物在冬季是否可以吸收利用氮素尚不明確。

中科院植物所王仁忠研究組以我國(guó)溫帶森林為研究對(duì)象，利用13C15N 雙標(biāo)同位素示蹤，系統(tǒng)揭示了溫帶森林中喬木、灌木及草本植物的冬季氮吸收能力及氮利用策略。研究人員發(fā)現(xiàn)，落葉喬木和灌木在整個(gè)冬季的氮吸收能力與常綠植物相當(dāng)，而草本植物僅在融雪期才開(kāi)始利用氮素。不同功能型植物均可以利用無(wú)機(jī)氮和簡(jiǎn)單氨基酸，只有喬木可以利用復(fù)雜氨基酸。溫帶常綠和落葉喬木在冬季吸收的銨態(tài)氮和甘氨酸顯著高于硝態(tài)氮和酪氨酸，而落葉灌木和草本植物在冬季吸收硝態(tài)氮顯著高于其他形態(tài)氮。研究人員結(jié)合北半球植物氮吸收能力的相關(guān)研究，進(jìn)一步提出了季節(jié)性積雪覆蓋生態(tài)系統(tǒng)冬季氮吸收的概念模型。該模型認(rèn)為土壤微生物、常綠植物和落葉植物在冬季存在強(qiáng)烈的氮競(jìng)爭(zhēng)，且不同功能型植物氮利用策略不同。這些發(fā)現(xiàn)為全面理解溫帶生態(tài)系統(tǒng)氮循環(huán)模式提供了新視角。

季節(jié)性積雪覆蓋的生態(tài)系統(tǒng)冬季氮吸收概念模型。

（A）傳統(tǒng)的冬季氮吸收概念模型；（B）修正后的冬季氮吸收概念模型。

該研究成果近期發(fā)表于國(guó)際學(xué)術(shù)期刊Journal of Ecology。中科院植物所馬琳娜副研究員和美國(guó)圣地亞哥州立大學(xué)徐小峰教授為該論文的共同第一作者，王仁忠研究員為通訊作者。該研究工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金和國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃的資助。

文章鏈接：https://besjournals.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/1365-2745.13754

來(lái)源：中國(guó)科學(xué)院植物研究所