本文摘要：秘密一： 图6 2000s-2010s期间青藏高原冻土区氮循环变化特征（绘图：张典业和寇丹） 进一步研究发现与表层土壤相比青藏高原冻土中封存的可使用性氮的含量以及有机氮的剖析释放速率均低于运动层土壤（图5）这进一步削弱了冻土融化氮释放对青藏高原植物生长的影响。 青藏高原的情况变化导致氮对该地域植物生长的限制作用增强。 这主要由三个方面的原因所导致。 第一如上所述青藏高原冻土融化后释放的可使用性氮对植物生长的影响较弱。 声明：转载此文是出于通报更多信息之目的。

秘密一：

图6 2000s-2010s期间青藏高原冻土区氮循环变化特征（绘图：张典业和寇丹）

进一步研究发现与表层土壤相比青藏高原冻土中封存的可使用性氮的含量以及有机氮的剖析释放速率均低于运动层土壤（图5）这进一步削弱了冻土融化氮释放对青藏高原植物生长的影响。

青藏高原的情况变化导致氮对该地域植物生长的限制作用增强。

这主要由三个方面的原因所导致。

第一如上所述青藏高原冻土融化后释放的可使用性氮对植物生长的影响较弱。

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气候变暖配景下青藏高原冻土融化后释放的氮对植物生长的影响较弱。

早期来自北极地域的研究讲明气候变暖引发的冻土融化会通过两个途径导致植物可使用氮的大量释放：一是冻土中封存的植物可使用性氮的直接释放二是冻土中封存的有机氮通太过解释放植物可使用性氮。

图2 沼泽化草甸景观（摄影：寇丹）

图4 野外收罗的冻土样品（摄影：寇丹）

此外来自北极地域的研究还讲明冻土中封存的可使用性氮的含量和有机氮的剖析释放速率均高于表层土壤。由于北极冻土区运动层(夏天融化、冬天冻结的条理)浅植物可以吸收使用冻土融化释放的可使用性氮进而促进其生长。

与之相比青藏高原冻土区平均运动层厚度在2米以下这导致高寒植物难以吸收使用冻土融化释放的可使用性氮。

图3 青藏高原冻土采样（摄影：寇丹）

图5 运动层与冻土层土壤氮转化历程及其调控因素的差异（绘图：毛超）

秘密二：

为了展现影响青藏高原植物生长的“氮素”秘密中国科学院植物研究所杨元合研究组于2013-2016年间在青藏高原开展了大规模的冻土样带观察获取了大量冻土样品（图3-4）。基于这些野外观察联合同位素和分子生物学技术、生态系统模型等多种手段他们发现了以下两个与植物生长密切相关的“氮素”秘密。

在这个孕育着多年冻土的严寒的高原上种种植物在顽强地生长着组成了类型多样的植被群落。作为漫衍最为广泛的植被类型高寒草地约占高原面积的60%以上主要由高寒草原、高寒草甸和沼泽化草甸组成（图2）。其中高寒草原和高寒草甸划分主要漫衍在气候干旱的高原西部和气候湿润的高原东部而沼泽化草甸作为一种隐域植被零星漫衍在高原面上。

不管是草甸还是草原植物都需要通过吸收土壤中的氮或者牢固大气中的氮来维持自己的生长。因此青藏高原植物生长的秘密可能与氮素密切相关。

第二大气CO2浓度增加和气候变暖促进了青藏高原的植物生长进而增加了高寒植物对氮的需求量（图6）。

第三情况变化导致青藏高原草地生态系统中的氮向大气的释放速率增加从而导致植物可使用性氮的损失量增加（图6）。

上述三个方面的配合作用导致在当前情况变化配景下氮对青藏高原植物生长的限制作用呈增强趋势。

图1 唐古拉山口 （摄影：寇丹）

上述两个秘密以两篇研究论文的形式近期揭晓在国际学术期刊NatureCommunications 和 Global ChangeBiology。植物所已结业博士研究生寇丹和在读博士研究生毛超划分为论文第一作者杨元合研究员为通讯作者。上述研究获得了国家自然科学基金、第二次青藏高原综合科学考察研究等项目的资助。

泉源：中国科学院植物研究所

青藏高原平均海拔4000米以上素有“世界屋脊”“雪域高原”和“第三极”之称是地球上海拔最高的高原（图1）。由于海拔高、气候严寒青藏高原孕育了大量的多年冻土成为北半球面积最大的高寒冻土漫衍区。

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