Как пустынные растения реагируют на изменения азота и воды в засушливых регионах?

Грунтовые воды и их питательные вещества поддерживают глубокоукореняющиеся растения-фреатофиты. Однако оставалось неясным, как сеянцы фреатофитов реагируют на воду и питательные вещества в верхнем слое почвы до того, как их корни достигнут грунтовых вод.

Кроме того, обогащение азотом (N) удобряет пустынные экосистемы, а засуха ограничивает перемещение питательных веществ в почве. Взаимодействию этих факторов и их влиянию на глубокоукореняющиеся пустынные растения уделялось мало внимания.

Исследователи из Синьцзянского института экологии и географии (XIEG) Китайской академии наук изучили, как сеянцы двух видов фреатофитов, доминирующих на южной окраине пустыни Такла-Макан — Alhagi sparsifolia и Calligonum mongolicum — реагируют на изменения азота и воды, моделируя отложение N и водный стресс.

Было обнаружено, что N и вода независимо или совместно влияли на фотосинтез, засухоустойчивость, морфологические характеристики, а также на распределение биомассы и питательных веществ между органами двух растений.

Увеличение поступления N улучшило поглощение N и P у A. sparsifolia за счёт увеличения биомассы корней, что позволило адаптироваться к засухе. Для сеянцев C. mongolicum правильное добавление N повысило устойчивость к водному стрессу за счёт улучшения эффективности использования воды, активности супероксиддисмутазы и нитритредуктазы, где важную роль играл растворимый белок.

В целом, соответствующее количество добавленного N может смягчить стресс от засухи у сеянцев пустынных растений. Реакция сеянцев глубокоукореняющихся пустынных растений на обогащение N и засуху включает взаимозависимость функциональных признаков надземной и подземной частей, при этом больше биомассы и питательных веществ распределяется в тонкие корни для поглощения дефицитных ресурсов.

Эти результаты помогают лучше понять пути использования воды и стратегии реакции на питательные вещества у сеянцев глубокоукореняющихся пустынных растений. Они также предоставляют важную научную основу для изучения механизма деградации растительности и технологий восстановления в засушливых районах, а также для оптимального управления пустынными экосистемами в условиях глобального изменения климата.

Исследования были опубликованы в журналах Plant Physiology and Biochemistry и Plant Biology соответственно.