版纳植物园揭示附生苔藓对N沉降的响应模式

西双版纳热带植物园 2017-08-29

  苔藓植物因独特的形态结构及生理特性而对大气N沉降非常敏感,被作为大气N沉降的指示生物。目前,关于森林附生苔藓对大气N沉降的响应及其机制,附生苔藓对N污染的临界载荷critical load)仍缺少系统、量化的研究,尤其是对亚热带山地森林生态系统而言,尚无相关的研究报道。   

  中国科学院西双版纳热带植物园恢复生态研究组博士研究生石贤萌在副研究员宋亮和研究员刘文耀的指导下,在云南哀牢山中山湿性常绿阔叶林中进行了为期2年的原位N沉降模拟实验,从多个尺度研究了树干附生苔藓(群落、生理及组织养分含量等指标)对不同N添加水平的响应曲线、生理机制,并估算了附生苔藓植物对N污染的临界载荷,其研究结果表明:1)超过一定浓度的N沉降(> 7.4 ha–1 yr–1)造成了附生苔藓群落盖度和物种丰富度的显著下降;2)过量N供给导致K, Mg等离子流失和叶绿素降解,引起附生苔藓植物碳(C)代谢的失衡,抑制苔藓植物的光合速率和生长,并对附生苔藓造成直接的毒害,从而影响到山地森林生态系统物种组成、多样性与分布;3)通过分析与比较,构建了亚热带山地森林附生苔藓植物响应N沉降的生理生态机制模型,并估算出该区森林附生苔藓植物对N沉降的临界载荷18 kg ha–1 yr–14)过多N添加造成森林附生苔藓植物的盖度及生物量下降,在一定程度上暗示了山地森林冠层附生植物群落中CN等元素向林下地表转移的趋向。本研究首次系统地阐明了N沉降对亚热带山地森林附生苔藓的影响,该研究结果为深入研究山地森林附生苔藓植物对大气N沉降的响应及其机理,探讨应用苔藓植物作为大气N沉降指示生物的方法和技术,以及亚热带山地森林生态系统生物多样性的保护与管理提供了科学依据。   

   

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  哀牢山山地森林中发达的附生苔藓

   

  附生苔藓组织中CNPKMg15N丰度对不同浓度N添加的响应 

   

  N添加影响附生苔藓多样性丧失的结构方程模型示意图 

        相关研究结果以 Epiphytic bryophytes as bio-indicators of atmospheric nitrogen deposition in a subtropical montane cloud forest: Response patterns, mechanism, and critical load 为题在国际环境科学领域的重要学术期刊 Environmental Pollution2017, 229: 932941)上发表。该研究得到国家自然科学基金(31670452, 41471050, 31300382, U1133605, 31400384)、云南省自然科学基金(2016FB053, 2013FB076)、中国科学院西部之光和青年创新促进会项目的共同资助,以及哀牢山生态站的支持。