我国东部典型森林木本植物茎叶解剖特征对氮添加的响应

Atmospheric nitrogen deposition, as one of the most important global environmental issues, has a profound effect on the structure and function of forest ecosystem. At present, relationships between the nitrogen addition and anatomic features of woody plants in forest are not well-documented, and how anatomic traits respond to the changing nitrogen supply remain unclear. .In the present study, we will investigate leaves and stems of dominant woody species grown in nutrient addition experiment platform in typical forest in Eastern China. On the basis of extensive collection and comprehensive analysis, and by using the techniques of plant anatomy, plant physiology and stoichiometry, to demonstrate the changing trend of cells in leaves and stems under different nitrogen fertilizer, and discuss the relationships between the anatomical traits and functional traits and growth index of woody species. By comparison of the anatomical traits of plants in different regions or different life forms and their relationships with nitrogen fertilizer, we try to the reveal the geographical pattern and influencing factors of anatomical traits of woody plants in different habitats. This study will contribute to a further understanding of plant functional properties and physiological metabolism by providing anatomical evidence, and will improve our understanding of adaption mechanisms of plants under nitrogen deposition conditions.

大气氮沉降作为当前重大的全球性环境问题之一，正深刻地影响着森林生态系统的结构和功能。目前有关氮沉降与森林植物形态结构关系的研究相对较少，不同氮添加情景下植物茎叶解剖特征的变化规律尚不清楚。本项目拟利用我国东部典型森林生态系统养分添加实验平台，在野外取样和室内分析的基础上，主要通过形态解剖学的研究手段和统计学的分析方法，研究不同氮添加情景下森林优势木本植物叶片和茎干各组织细胞的变化规律；探讨植物解剖特征与功能属性和植物生长的关系；通过对植物解剖特征-氮添加关系的对比分析，揭示不同区域和不同生活型植物解剖特征对氮添加的响应规律，探讨森林植物解剖特征随氮添加变化的地理格局及影响因子。本项目的实施可为解释植物功能属性和生理代谢的变化提供形态结构方面的证据，并有助于加深植物对氮沉降的响应与适应机制的认识。

大气氮沉降作为当前重大的全球性环境问题之一，正深刻地影响着森林生态系统的结构和功能。目前有关氮沉降与森林植物形态结构关系的研究相对较少，不同氮添加情景下植物茎叶解剖特征的变化规律尚不清楚。本项目在野外取样和室内分析的基础上，主要通过形态解剖学的研究手段和统计学的分析方法，研究不同氮添加情景下我国东部典型森林优势植物叶片和茎干各组织细胞的变化规律，揭示不同功能型和生活型植物解剖特征对氮添加的响应规律，探讨植物解剖特征与功能属性和植物生长的关系。结果表明：(1)不同功能型和生活型植物的叶解剖特征存在显著差异，乔木的叶片解剖性状大于林下植物，常绿植物的叶解剖特征大于落叶植物；木本植物多数叶解剖特征均随着纬度的增大显著减小；(2)不同叶解剖特征对氮添加的响应存在差异，叶脉及维管指标对氮添加的响应大于叶表皮及叶肉指标，平均导管直径对氮添加的响应相比其他指标更敏感；南方常绿乔木对氮添加的响应比北方落叶乔木更敏感；木材的导管和纤维大小对氮添加响应敏感，而导管数量和射线数量对氮添加无响应；氮添加抑制了温带森林小径级树木生长, 而中、大径级树木生长对氮添加响应不明显。(3)氮添加显著降低了草本植物的物种丰富度，对草本植物的高度和盖度无显著影响；氮添加提高了灌木植物的物种丰富度和物种多样性，提高了灌木植物的高度和盖度。(4）氮添加能够增加林下植物叶片中水解氨基酸含量和游离氨基酸含量，且游离氨基酸含量的增加幅度高于水解氨基酸；氮元素较为缺乏的土壤，氮添加时植物会选择含量丰富的氨基酸进行贮存和周转；氮元素相对充足的土壤，氮添加时不同植物选择合成的氨基酸差异较大；在高氮条件下，植物可能更倾向于合成能耗低且含量占比高的氨基酸。本项目的实施可为解释植物功能属性和生理代谢的变化提供形态结构方面的证据，并有助于加深植物对氮沉降的响应与适应机制的认识。