Foliar N?O emissions constitute a significant source to atmosphere  

植物葉片N?O排放是大氣中重要的來源  

來源：Global Change Biology WILEY  

《全球變化生物學》威立出版社  

 

摘要內(nèi)容：  

該研究發(fā)現(xiàn)，陸地植物葉片在自然條件下普遍釋放N?O，主要由內(nèi)生細菌驅(qū)動，硝酸鹽是主要氮源。全球葉片N?O排放估算為1.21-1.01 Tg N?O-N/年，占當前全球年排放量的6%-7%。  

 

研究目的：  

驗證不同植物類群在自然條件下是否普遍排放N?O。  

 

量化葉片N?O排放的全球貢獻。  

 

揭示葉片產(chǎn)生N?O的機制。  

 

研究思路：  

通過8組實驗逐步排除其他可能性并驗證假說：  

實驗1：測量25種植物葉片原位N?O排放速率（圖1）。

 

 

實驗2：表面滅菌處理驗證葉面微生物貢獻（圖2）。  

 

 

實驗3：1?N?O灌溉驗證土壤傳輸貢獻（圖3）。  

 

 

實驗4：1?N標記硝酸鹽/銨鹽注射確定氮源（圖4）。  

 

 

實驗5：遮光處理驗證光合作用關(guān)聯(lián)性（圖5）。  

 

 

實驗6：殺菌劑注射驗證內(nèi)生菌作用（圖6）。  

 

實驗7：分離鑒定產(chǎn)N?O內(nèi)生菌（表1）。  

 

 

實驗8：內(nèi)生菌回接實驗驗證因果關(guān)系（圖7）。  

 

 

測量的數(shù)據(jù)及意義：  

N?O排放速率（圖1、表2-3）：  

 

 

 

 

   25種植物季節(jié)平均排放速率為3.2-9.2 ng N?O-N/g干葉/h，證明植物普遍排放。  

表面滅菌處理（圖2）：  

   滅菌后排放未顯著降低，排除葉面微生物貢獻。  

1?N?O灌溉（圖3）：  

   土壤溶解N?O濃度提高12倍，但葉片1?N富集僅輕微增加，說明土壤傳輸貢獻有限。  

1?N標記實驗（圖4）：  

   硝酸鹽注射組N?O排放量和1?N富集顯著高于對照組，確定硝酸鹽為主要氮源。  

遮光處理（圖5）：  

   遮光未顯著改變排放速率，排除光合作用直接關(guān)聯(lián)，支持內(nèi)生菌利用儲存的光合產(chǎn)物。  

殺菌劑處理（圖6）：  

 

 

   注射鏈霉素（細菌抑制劑）使排放降低81-99%，而真菌抑制劑無影響，證實細菌內(nèi)生菌主導(dǎo)排放。  

內(nèi)生菌分離與鑒定（表1、圖7）：  

   從水稻葉片分離出3株產(chǎn)N?O的芽孢桿菌屬內(nèi)生菌，回接后顯著增加排放，建立因果關(guān)系。  

 

研究結(jié)論：  

所有測試植物在自然條件下均通過葉片排放N?O，季節(jié)平均速率3.2-9.2 ng N?O-N/g干葉/h。  

 

排放主要由內(nèi)生細菌驅(qū)動，硝酸鹽是主要氮源，與植物光合作用無直接關(guān)聯(lián)。  

全球葉片N?O排放估算為1.21 Tg（基于生物量）至1.01 Tg（基于硝酸鹽吸收），占當前全球年排放量的6%-7%。  

該發(fā)現(xiàn)修正了傳統(tǒng)土壤微生物主導(dǎo)的N?O排放模型，需在氣候變化模型中納入植物排放源。  

 

丹麥Unisense電極測量數(shù)據(jù)的研究意義：  

在實驗3中，使用Unisense微電極（500 μm尖端）原位測量根際土壤溶液溶解N?O濃度。數(shù)據(jù)顯示：  

灌溉1?N?O水后，土壤溶解N?O濃度從0.08 μM升至0.96 μM（圖3內(nèi)嵌小圖），但葉片排放的1?N?O富集度僅從自然豐度0.37%微增至0.42%，且總排放量增幅不顯著。  

 

意義：該高精度微電極技術(shù)首次在自然條件下量化了土壤-植物系統(tǒng)的N?O傳輸效率，證明盡管土壤N?O濃度劇增，但通過蒸騰流傳輸?shù)饺~片的比例極低（<5%），排除了土壤傳輸是葉片排放主要來源的可能性，為后續(xù)聚焦植物內(nèi)生過程提供關(guān)鍵證據(jù)。其微創(chuàng)測量特性避免了傳統(tǒng)氣室法對根際環(huán)境的干擾，數(shù)據(jù)可靠性顯著優(yōu)于傳統(tǒng)方法。