В журнале Journal of Plant Ecology опубликована статья, в которой говорится, что виды деревьев умеренного леса на северо-востоке Китая, независимо от их корневого симбиоза с эктомикоризными (ECM) или арбускулярными микоризными (AM) грибами, последовательно предпочитают поглощать нитраты (NO₃⁻) вместо аммония (NH₄⁺).
Исследование под руководством доктора Фан Юньтин из Института прикладной экологии Китайской академии наук
Учёные провели обширный полевой эксперимент на северо-востоке Китая, используя новый подход, известный как метод парной маркировки с помощью изотопа ¹⁵N. Этот метод включает введение изотопно меченного нитрата аммония (NH₄NO₃) в ризосферу — почвенную зону, окружающую корни растений, — и отслеживание скорости и доли поглощения ¹⁵N растениями.
Эксперимент и его участники
Эксперимент проводился на Национальной станции наблюдения и исследований лесных экосистем Цинъюань. В нём участвовали саженцы 10 видов деревьев умеренного климата — шести лиственных и четырёх хвойных. Они были сгруппированы на основе их корневых микоризных ассоциаций: AM-ассоциированные лиственные деревья, ECM-ассоциированные лиственные деревья и ECM-ассоциированные хвойные деревья.
Результаты
Результаты показали, что все 10 видов поглощали больше нитратов (NO₃⁻), чем аммония (NH₄⁺), причём нитраты составляли от 49 % до 83 % (в среднем 69 %) от общего количества поглощённого азота. Среди групп AM-ассоциированные лиственные виды продемонстрировали наиболее выраженное предпочтение нитратов (в среднем 79 %), за ними следовали ECM-ассоциированные лиственные виды (70 %) и ECM-ассоциированные хвойные деревья (60 %).
Основные факторы, определяющие модели поглощения нитратов
Исследователи использовали модель случайного леса — передовой алгоритм машинного обучения, используемый для выбора переменных, — чтобы определить основные факторы, влияющие на эту вариативность. Они обнаружили, что тип микоризы, функциональная группа растений и соотношение массы тонких корней к надземной биомассе (соотношение тонких корней и побегов) были наиболее влиятельными факторами, определяющими модели поглощения нитратов.
Значение исследования
Азот, фундаментальное питательное вещество для развития растений, существует в лесных почвах в основном в виде аммония и нитратов. Форма, которую предпочитают поглощать растения, влияет на конкуренцию видов, продуктивность лесов и способность к хранению углерода. Результаты исследования показывают, что AM-ассоциированные деревья могут быть лучше адаптированы к почвам, богатым нитратами, что может иметь решающее значение при разработке программ лесовосстановления или облесения в меняющихся условиях окружающей среды.
Исследование подчёркивает сложное взаимодействие между корневыми симбиозами и поглощением питательных веществ, подчёркивая потенциал дальнейшего применения метода парной маркировки с помощью изотопа ¹⁵N в экологических исследованиях. Углубляя наше понимание видовых особенностей усвоения питательных веществ, оно предоставляет ценные доказательства для управления лесами и сохранения биоразнообразия в меняющихся условиях окружающей среды.
Источник: Chinese Academy of Sciences.