氮沉降增加的条件下植物非结构性碳的变化及其对植物源挥发性有机物的排放调控

Both non structural carbon (NSC) and biogenic volatile organic compounds (VOCs) are very sensitive to environmental stresses, and are closely related to carbon allocation in plants and carbon cycle in ecosystems. However, it is still unknown about how nonstructural carbon (NSC) reacts to nitrogen deposition and whether NSC influences the emissions of volatile organic compounds (VOCs), and whether both of the variation of NSC and VOCs decide the adaptability of plants to nitrogen deposition. To evaluate the effects of N deposition on NSC contents and its regulations of biogenic volatile carbons emissions, we will carry out the research based on the first long-term simulated nitrogen deposition site established in 2002 in China. Our aims are to: 1) research the dynamic variations of NSC in plants responding to N deposition; 2) demonstrate the relationship between NSC contents and the emission of biogenic volatile carbon; 3) reveal the mechanisms of plants adaptation to N deposition and their relative carbon allocation.

植物的非结构性碳(Non structural carbon, NSC)与植物源挥发性有机物(Volatile organic compounds, VOCs)均对环境胁迫十分敏感，并与植物的碳分配及森林生态系统碳循环密切相关。然而，NSC如何响应氮沉降的变化及其是否影响植物挥发性有机物碳的排放，它们之间的关联是否影响到植物对氮沉降的适应等均未有相关答案！在前期研究的基础上，本项目拟利用我国首个建立的森林生态系统长期氮沉降研究样地，研究氮沉降增加的条件下植物NSC的含量变化及其对植物源挥发性有机物的排放调节，旨在：1) 阐明氮沉降增加的条件下植物NSC的动态变化；2) 阐明NSC含量与植物源挥发性有机物排放之间的关系；3)揭示植物对全球化的氮沉降的适应策略及其相关的碳分配机制。

本项目通过鼎湖山长期模拟氮沉降研究样地，研究了不同氮状态森林植物的非结构性碳对氮沉降的响应情况，发现高浓度的氮沉降增加了植物的非结构性碳浓度，并从各个器官水平增加了非结构性碳库，但是森林的不同氮状态影响非结构性碳的响应趋势及分配。氮饱和森林的植物非结构性碳的正效应主要表现在湿季，而氮限制森林的正效应主要表现在干季。非结构性碳库的分配亦发生变化，在氮饱和森林，氮沉降增加了植物枝条的非结构性碳库，然而，在氮限制森林，氮沉降主要增加了植物根系的非结构性碳库。而且，在氮沉降背景下，氮饱和森林植物优先分配非结构性碳用于VOC排放，而氮限制森林植物则优先分配非结构性碳用于抵御叶片脂质过氧化的伤害，暗示了植物的应对氮沉降的防御方式的差异。另外，研究了珠三角地区的高氮沉降和有效控硫的背景下，研究了该地区森林土壤酸化及植物的磷限制情况，结果表明，珠三角的森林土壤酸化已达到深层土壤(40-cm)，硫沉降仍对该地区森林土壤的酸化有重要贡献；该地区森林植物的磷限制进一步沿着城市化梯度加剧，氮沉降引起的叶片氮吸收和土壤酸化是磷限制加剧的重要原因。