大气的氮沉降会影响植物的生长和发育

　　近日，中国科学院华南植物园生态系统管理创新研究组莫江明研究员和鲁显楷博士在最新研究中发现：大气氮沉降会诱导土壤酸化，引起“富氮”森林生态系统的植物多样性显著减少。这一研究成果发布在全球变化研究领域的权威杂志《全球变化生物学》(Global Change Biology)上。

　　《北京科技报》：氮对于植物有多重要？

　　莫江明：通俗点说，氮是构成蛋白质的主要成分，对植物茎叶的生长和果实的发育有重要作用，是非常重要的营养元素。大气的氮沉降会影响植物的生长和发育。

　　在学界以往的研究中，将温带和北方地区称为“氮限制”生态系统，在这个系统中，氮的沉降和消化是平衡的；而在亚热带和热带地区，土壤形成的时间比较久，已经含有充足的氮，所以生态系统不足以完全消化大气沉降的氮，被称为“富氮”生态系统，比如两广地区和海南岛的大多数区域。

　　《北京科技报》：氮沉降的增加对于“氮限制”和“富氮”生态系统的植物有何影响？

　　莫江明：过去的理论认为，在“氮限制”的生态系统中，氮的增加更有利于喜氮类植物的生长，这些植物吸收的氮越多，竞争力就越强，使其在竞争中处于优势从而排斥其他物种，最终导致生物多样性的降低。而在“富氮”的生态系统中，因植物长期适应“富氮”状态，氮的增加对植物生长的影响不大。

　　而这些理论以往都是欧洲和美国的学者研究出来的，他们所研究的区域都是以温带地区为主，所以他们认为在“富氮”状态下，氮的增加对植物生长影响不大。但根据我们的研究，对于“富氮”生态系统来说，事实并非完全如此。

　　《北京科技报》：你们的研究是如何进行的？

　　莫江明：这个研究早在6年前就已经开始了，我们在广东肇庆的鼎湖山国家自然保护区选择了一块林区做试验，这块林区属于“富氮”的生态系统。在这块林区内，我们利用科技手段人为制造氮气，模拟大气中的氮沉降。

　　在这个过程中，我们将林区分成4块区域，人为制造的氮沉降浓度也分为由高到低4个等级。通过6年的观测，大家发现这4块区域中的植物生长呈梯形生长状态。在氮浓度最强的区域里，当初种植的一些植物幼苗都已死亡不见了，存活的植物种类也较为单一；而浓度较低的区域，幼苗生长非常缓慢，长势也不好，植物种类较为丰富；在没有进行人为氮沉降的区域，幼苗生长得很正常，植物种类也最为丰富。

　　《北京科技报》：是什么原因造成了这种差异性呢？

　　莫江明：我们在观测过程中发现，氮气沉降浓度较大的区域，土壤酸化现象非常严重。因为氮气的沉降会使土壤中的硝酸根增加，硝酸根其实是酸离子，积累多了就会诱发土壤酸化。氮气沉降得越多，土壤酸化越明显。而土壤酸化对于植物生长的影响是非常显著的，这对于植物多样性是很大的威胁。

　　《北京科技报》：这项结论有什么意义？

　　莫江明：这项研究，不仅填补了国际上热带和亚热带区域氮沉降对森林植物多样性影响研究的空白，也提出了一个警示，就是在“富氮”的生态系统中，氮的增加对植物生长的影响很大。

　　清楚了这种机制后，我们在今后的研究中就可以寻找哪些区域是需要进行氮沉降控制的，从而保护植物多样性。因为人类对于地球的开发在很多方面影响着生态系统，比如汽车尾气的排放会增加氮在生态系统中的沉降。但这仅仅只是一个方面，未来生态系统的氮沉降会是一个上升的态势，我们要尽早找出一些正在受威胁的生态系统进行保护。

北京科技报 童岱