浙江
最新研究显示，植物并不只依赖根系从土壤中获取营养，它们还能直接“吃掉”落在叶片上的大气尘埃，从中吸收铁、磷、钾等关键矿物质，为营养贫瘠、尘埃沉降强烈的生态系统提供了一条此前被低估的养分通道。相关论文已于今年4月发表在植物学期刊《New Phytologist》上。
据估算，每年有数十亿吨尘埃被风扬起，横跨大陆和海洋长距离输送并沉降地表，这一过程早已被认为在土壤生成和宏量、微量营养元素输入方面发挥重要作用。由于尘埃颗粒中富含磷、铁、钾等矿物，科学家长期怀疑，尘埃本身或许也是植物的重要营养来源之一。
新研究证实，一些植物可以通过叶片直接从落尘中吸收这些关键矿物质，这种机制被称为“叶面吸收”。研究团队指出，这一路径在传统陆地养分循环研究中常被忽略，但在养分匮乏却常年受沙尘暴和矿物尘影响的地区，可能在植物营养供给中占据重要位置。
“自然界不断用我们自以为熟悉的系统中涌现的新机制来挑战我们。”以色列特拉维夫大学植物生物学家马塞洛·斯特恩伯格在接受 Refractor 采访时通过邮件表示。“这项研究表明，植物的营养获取并不局限于根系，它们还能通过叶片直接从尘埃中吸收养分。”
为验证这一陆地养分通道，以特拉维夫大学安东·洛克辛为首的研究团队在以色列犹太山地的一片地中海灌丛进行实地实验，该地区以每年接收大量来自阿拉伯和撒哈拉沙漠的矿物尘而闻名。研究人员将火山尘直接撒布在三种常见灌木的叶片上，包括岩蔷薇（Cistus creticus）、鼠尾草（Salvia fruticosa）和一类香科属灌木（Teucrium capitatum）。
实验选用的火山尘带有独特的稀土元素“指纹”，与当地土壤的元素构成截然不同，这使得团队能够在后续分析中区分出哪些元素是经由叶片吸收，而非通过根系从土壤中进入植株。对植物体内元素含量的测定结果显示，经历火山尘处理的植株在地上部分（枝条和新生组织）中，铁、锰、镍和铜等微量元素浓度显著升高，而根部的相应元素浓度基本没有变化。
这意味着，附着在叶片表面的尘埃并非只是被雨水冲刷后进入土壤再由根系吸收，而是可以被叶片直接“消化”，为植株提供即时的微量营养补充。研究团队进一步将野外观测数据与不同地区的尘埃沉降和养分通量估算结合起来，评估叶面尘埃吸收在更大尺度上的潜在贡献。
结果表明，在美国西部，叶面吸收尘埃中的铁可满足当地植物每年从土壤获得铁总量的最高约17%；而在东亚马孙地区，通过这一机制获取的磷，最多可占到植物全年土壤磷输入的约12%。这一比例虽然不足以取代根系吸收的主导地位，但足以说明尘埃在部分地区的植物营养预算中扮演着不可忽视的角色。
斯特恩伯格表示，他个人最感惊讶的一点在于，东地中海地区频繁出现的沙尘暴不仅是地质或大气现象，也是对植物具有直接生物学意义的营养供应事件。“我们一向把沙尘暴视作环境压力或空气质量问题，但对某些植物来说，这也可能是一场从天空落下的‘施肥雨’。”他补充道。
研究还揭示了尘埃如何在叶片表面转化为可利用营养：当空气中的尘埃落在叶片上时，叶面会分泌有机酸，使微环境呈微酸性，从而溶解原本难以利用的矿物质。这层薄薄的酸性“膜”帮助打破矿物颗粒的化学结构，将铁、磷等元素释放成可被植物吸收的形态。
斯特恩伯格指出，一些植物拥有被称为“毛状体”（trichomes）的叶片绒毛结构，传统上被认为有助于降低叶面温度、提高反照率、减少水分散失。“这项研究揭示了一个此前被忽视的功能：这些叶毛还能有效捕捉空气中的尘埃颗粒，从而强化叶面直接吸收尘埃养分的能力。”他说道。
研究团队认为，随着全球沙尘暴事件在部分地区愈发频繁，理解尘埃在植物养分循环中的角色，对农业管理、生态恢复以及预测生态系统应对气候变化的能力都具有现实意义。从作物育种到栽培管理，将叶面吸收与土壤施肥、大气沉降等因素综合考虑，可能帮助人类设计出更高效、更可持续的营养管理策略。
这项由多名科学家共同完成、并经事实核查的研究，目前已在《New Phytologist》正式发表，相关成果也正在引发生态学和农业科学领域的持续关注。
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