新疆野蘋果（Malus sieversii）主要分布于中國(guó)、哈薩克斯坦、吉爾吉斯斯坦以及塔吉克斯坦的中亞天山山脈地區(qū)，是天山野果林的主要建群種之一，已被證明是世界栽培蘋果的祖先，是“一帶一路”沿線重要的戰(zhàn)略生物資源。近年來，由于人類活動(dòng)、病蟲害以及氣候變化等多重因素，我國(guó)境內(nèi)天山野果林生態(tài)系統(tǒng)受損嚴(yán)重，尤其是在新疆伊犁地區(qū)新源縣，新疆野蘋果出現(xiàn)了成片、大量衰敗和死亡的現(xiàn)象，死亡率高達(dá)80%，讓人觸“木”驚心。研究發(fā)現(xiàn)，新疆野蘋果還面臨著種群更新受阻，幼苗庫嚴(yán)重不足，亟需對(duì)新疆野蘋果種群采取適當(dāng)?shù)娜斯嵊胧瑥亩鵀樾陆疤O果的合理保護(hù)利用提供理論依據(jù)。

氮（N）、磷（P）是植物生長(zhǎng)必需的兩種養(yǎng)分元素，氮、磷有效性與植物生長(zhǎng)的關(guān)系歷來都是學(xué)者們關(guān)注的焦點(diǎn)。目前，在全球范圍內(nèi)已開展了許多氮、磷添加對(duì)樹木生長(zhǎng)和植物功能性狀的控制實(shí)驗(yàn)，多數(shù)研究發(fā)現(xiàn)，不同樹種的生長(zhǎng)對(duì)N、P添加的響應(yīng)不盡相同，這種差異在很大程度上取決于植物功能性狀的異同，也會(huì)受到多種生物、環(huán)境和實(shí)驗(yàn)處理?xiàng)l件等因素的影響。與N添加相比，單獨(dú)P添加以及N、P添加雙因子交互實(shí)驗(yàn)僅在全球個(gè)別區(qū)域零星分布。此外，樹木生長(zhǎng)響應(yīng)氮、磷添加的生理學(xué)機(jī)制以及植物功能性狀在調(diào)節(jié)與預(yù)測(cè)樹木生長(zhǎng)響應(yīng)氮、磷添加中的作用尚不明晰。

針對(duì)上述問題，中國(guó)科學(xué)院新疆生態(tài)與地理研究所張?jiān)餮芯繂T團(tuán)隊(duì)選擇一年生新疆野蘋果幼苗為研究對(duì)象，在退化最為嚴(yán)重的新源縣野果林改良廠對(duì)其進(jìn)行為期4年的養(yǎng)分添加實(shí)驗(yàn)，通過研究其氣體交換參數(shù)、水分傳輸?shù)挠行院桶踩缘裙δ苄誀顚?duì)不同水平氮添加（N10、N20和N40）、磷添加（P2、P4和P8）以及氮、磷交互（N20Px和NxP4）的響應(yīng)特征，并利用植物性狀網(wǎng)絡(luò)分析（PTNs）探究多個(gè)性狀之間的協(xié)調(diào)性在不同水平之間的差異，以期確定該區(qū)域新疆野蘋果幼苗最佳的養(yǎng)分管理措施。

結(jié)果表明：新疆野蘋果幼苗在生理水平（光合作用、蒸騰作用、水分傳輸）上對(duì)N添加、P添加及N×P交互具有差異性響應(yīng)，N×P交互作用對(duì)所測(cè)定的性狀均無顯著性影響。養(yǎng)分添加下凈光合速率的結(jié)構(gòu)方程模型結(jié)果表明，N添加、P添加及N×P交互的直接影響為正效應(yīng)，但是，總體效應(yīng)則不同，N添加為正效應(yīng)，而P添加及N×P交互為負(fù)效應(yīng)。總體而言，N10和N20是該地區(qū)新疆野蘋果幼苗最有效的養(yǎng)分管理措施。

此外，性狀網(wǎng)絡(luò)分析發(fā)現(xiàn)，新疆野蘋果幼苗能夠采取不同的功能性狀組合方式來應(yīng)對(duì)養(yǎng)分添加的變化，由此可看出，植物功能性狀之間的關(guān)系在新疆野蘋果幼苗對(duì)養(yǎng)分變化適應(yīng)性中的重要性，為促進(jìn)種群更新提供關(guān)鍵科學(xué)依據(jù)。這一研究成果有助于深入理解新疆野蘋果幼苗撫育過程中的養(yǎng)分需求，對(duì)天山野果林生態(tài)系統(tǒng)制定保護(hù)和管理策略具有重要的科學(xué)意義和實(shí)踐價(jià)值。

相關(guān)成果以“Balancing the nutrient needs: Optimising growth in Malus sieversii seedlings through tailored nitrogen and phosphorus effects.”為題發(fā)表在Plant, Cell & Environment。該研究得到中國(guó)科學(xué)院西部學(xué)者項(xiàng)目和自治區(qū)自然科學(xué)基金等項(xiàng)目支持。

文章鏈接：https://doi.org/10.1111/pce.15100

圖1?不同N、P添加方式和水平對(duì)新疆野蘋果幼苗各功能性狀的影響

圖2 不同N、P添加方式和水平對(duì)新疆野蘋果幼苗影響的模式圖