鼎湖山站揭示豆科主导森林的大气沉降氮去向和分配模式

作者:鼎湖山站  更新时间:2021-11-25

人类活动引起大气氮沉降量增加,进而影响森林生态系统的结构和功能。氮沉降对森林生态系统的影响取决于沉降氮的去向。豆科树种在全球森林广泛分布,尤其在热带地区。由于具有共生固氮能力,豆科树种在森林生态系统碳氮循环中发挥着重要作用。然而,目前有关豆科森林氮循环特征的研究集中在固氮特性和固氮速率等,豆科森林对其他外源输入氮(如大气沉降氮)的留存能力仍然不清楚,这限制了我们对大气氮沉降效应和陆地生态系统氮收支的准确评估。此外,豆科固氮植物广泛分布于“富氮”的热带森林,因此豆科森林对外源氮的留存潜力目前学术界还存在争议,普遍认为其潜力较低。
      鼎湖山站毛晋花博士等在郑棉海副研究员和莫江明研究员(研究组PI)的指导下,以广东省鹤山长期(10年)氮沉降样地为试验平台,选取豆科种植林(Acacia auriculiformis)和非豆科林(Eucalyptus urophylla)为试验对象,首次开展了生态系统尺度的15N标记实验。通过为期1年的15NH415NO3持续喷施,对比了外源输入氮(大气沉降氮和氮添加)在两个森林不同组分中的留存和分配模式。研究发现 “富氮”的豆科林对大气沉降氮仍具有很高的留存潜力,且豆科林生态系统总15N回收率显著高于非豆科林。矿质土是大气沉降氮的主要汇,但土壤回收率在两个森林中不存在显著差异。豆科林相对于非豆科林较高的生态系统15N回收率主要是由豆科树种驱动。此外,长期氮添加没有改变两个森林的氮留存模式。研究结果表明 “富氮”豆科林对大气沉降氮有较高的留存潜力,而豆科树种在生态系统截留外源氮中发挥主要作用。本研究强调了将豆科主导森林纳入地球系统氮循环模型的必要性,用以准确评估全球氮沉降对陆地生态系统的生态学效应。由于以往多数研究认为氮素是合成磷获取酶(磷酸酶等)的重要元素,本研究结果揭示豆科林较高的氮留存能力有助于理解“富氮缺磷”热带地区中豆科树种广泛分布这一“悖论”现象。
      相关研究结果以“Unexpected high retention of 15N-labeled nitrogen in a tropical legume forest under long-term nitrogen enrichment”为题发表在Global Change Biology(IF2021= 10.863;生态学排名5/166)。华南植物园生态中心毛晋花博士为论文第一作者,毛庆功助研为第二作者,郑棉海副研究员和莫江明研究员为论文的共同通讯作者。该项研究得到国家自然科学基金重点和面上项目、中科院青年创新促进会和生态学青年人才托举工程项目等资助。论文链接:https://doi.org/10.1111/gcb.16005




图1. 外源输入氮(大气沉降氮和氮添加)在豆科林和非豆科林中的留存和分配模式

图2. 豆科林和非豆科林氮循环示意图

法律声明 | 联系方式 | 友情链接
国家生态系统观测研究网络 版权所有 京ICP备05002838号-60