《Journal of Plant Ecology》：Effects of water-nitrogen interaction on resource use efficiency and adaptive strategies in the key growth period of Carex schmidtii
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本研究针对气候变化与农业活动加剧导致湿地水文与氮输入改变的科学问题，以典型湿地植物苔草(Carex schmidtii)为研究对象，通过设置水位梯度(?10 cm、0 cm、10 cm)与氮添加梯度(0、60、120 kg N hm?2 a?1)的控制实验，揭示了水氮交互作用对植物资源利用效率(WUE、NUE)的阶段性调控机制。研究发现水位是生长主导因子，氮效应受水分条件强烈调制；营养生长期水分限制不可被氮补偿，低水条件下WUE与NUE协同提升；生殖生长期氮作用增强，高水诱发逃逸策略(WUE降29.10%，NUE升119%)。该研究为预测湿地植物对水氮格局变化的适应机制提供了重要理论依据。
湿地作为地球之肾，在维持生物多样性和调节全球气候变化方面扮演着不可替代的角色。然而，近年来气候变化与人类农业活动的双重压力，正悄然改变着湿地生态系统的命运。水文格局的波动与氮素输入的持续增加，构成了当代湿地植物生存的新挑战。在这背景之下，理解湿地优势植物如何协调自身资源应对水氮交互作用，不仅关乎物种存续，更牵动着整个生态系统的稳定。尤其值得深入探讨的是，植物在不同生长发育阶段可能采取截然不同的适应策略，这一科学问题尚未得到充分阐明。正是在这样的科学诉求下，研究人员将目光投向了中国北方泥炭地的典型代表——苔草(Carex schmidtii)，试图通过精细的控制实验，揭开其在水氮耦合作用下的生存智慧。
本研究主要采用控制实验法，通过精确设置三个水位梯度(?10 cm、0 cm、10 cm)与三个氮添加梯度(0、60、120 kg N hm?2 a?1)，系统观测苔草在不同生长阶段的形态与生理响应。实验设计涵盖植物整个生命周期，重点监测营养生长与生殖生长两个关键时期。
水氮交互作用的阶段性响应特征
研究发现，苔草对水氮交互的响应呈现明显的阶段性差异。在营养生长阶段，水分可用性成为决定生长的最关键因素。低水位条件显著抑制了植物生长，其中WLN0处理组（低水位无氮添加）的植株高度(ZG)相较于W0N0组（中水位无氮添加）下降了22.16%。尤为重要的是，即使施加高量氮肥，也无法缓解低水位导致的生长抑制，这表明氮素不能补偿水分缺失对苔草营养生长的负面影响。相反，在低水位环境下，苔草表现出资源利用效率的协同提升，水分利用效率(WUE)与氮素利用效率(NUE)均达到最高值且呈正相关关系，显示出植物在逆境条件下优化资源分配的适应能力。
生殖生长阶段的策略转变
进入生殖生长阶段后，氮素的作用显著增强。此时氮添加不仅促进了苔草的结构发育，还在维持功能稳定性方面发挥关键作用。在低水位条件下，氮添加有效缓解了NUE的下降趋势，显示出氮素对生殖生长的特殊重要性。而高水位环境则诱发了一种独特的"逃逸策略"，表现为WUE降低29.10%的同时NUE显著提升119%。这种看似矛盾的资源利用模式可能反映了苔草在生殖期优先保证繁殖成功的生存策略，通过提高氮素利用效率来弥补水分利用效率的暂时下降，确保在有利水分条件下最大化繁殖输出。
研究结论表明，苔草通过阶段特异性的资源协调策略应对水氮交互作用。在营养生长期，植物表现出"保守型"策略，严格受水分条件制约且氮补偿效应有限；而在生殖生长期则转向"灵活型"策略，氮素调控作用增强并出现资源分配权衡。这种差异化的适应机制揭示了湿地植物应对环境变化的复杂调控网络，为理解全球变化背景下湿地生态系统的演变规律提供了新的视角。该研究不仅深化了对植物资源利用策略的认识，也为湿地保护与恢复实践提供了重要的科学依据。论文发表于《Journal of Plant Ecology》，其发现对预测未来水氮格局变化下湿地植物的适应轨迹具有重要参考价值。
