广东鼎湖山森林生态系统国家野外科学观测研究站
新闻公告氮输入的15N同位素信号可被植物的氮同位素信号表征
作者: 鼎湖山站 更新时间: 2017-12-13
植物和土壤中的氮同位素丰度可以提供生态系统内部氮循环的时间综合信息，然而，该结果在温暖湿润的亚热带森林中并没有得到很好的验证。本研究利用生态系统中15N同位素去评价增加的氮沉降对华南高氮地区的成熟季风阔叶林和次生的马尾松林氮循环的影响。我们利用原有的模拟N沉降实验平台（外加N为0、50 kg N ha-1 yr-1）设计了15N添加实验。结果表明总无机氮输入是氮消耗的，主要是因为高的氨氮输入。两个林子的植物叶片氮同位素也是消耗的（-4 ~ -6‰）。阔叶林植物和土壤的氮含量比松林更高，氮同位素较松林也是更为富集的。氮添加并没有显著影响阔叶林的氮含量，表明该生态系统氮库是丰富的。然而，氮添加显著增加了松林针叶和林下层植被的氮含量。氮添加并没有显著影响土壤氮同位素丰度，但使植物的氮同位素丰度更趋向于添加的负的氮同位素信号，表明添加的氮已经被植物吸收。
因此，植物氮同位素信号比其含量对系统的氮输入更敏感。植物氮同位素是消耗的，标志着温暖湿润的森林的氮输入很高，是以氮消耗的氨氮为主。氮循环过程中的同位素分馏能解释叶片负的氮同位素信号和土壤正的氮同位素信号的差异，而且土壤正的氮同位素信号随着土壤深度增加。该研究成果由鼎湖山站与丹麦联合培养的博士生Gurmesa GA在莫江明研究员指导下，发表在Biogeosciences,
2017, 14, 2359-2370 (TOP 10, IF=3.851)。
图1 氮添加对阔叶林和松林植物和土壤氮含量及氮同位素丰度的影响