热带森林生态系统氮循环研究方面取得新进展
植物叶片同位素15N自然丰度值(δ15N)受氮循环的多个过程及相互作用的影响，能够综合反映生态系统氮循环的特征，如开放程度和可利用N状态。大量研究发现，热带和亚热带相对于温带和北方森林氮更为富足，其生态系统氮周转和循环较快。热带亚热带森林植物叶片和土壤δ15N比温带森林的较高的研究结果也支持这一普通现象。因此，比较不同森林生态系统植物叶δ15N可以判断生态系统氮状态。然而，最近几项发现，我国亚热带森林叶片δ15N多为负值，远远低于全球热带亚热带森林的平均值，而与温带森林的平均值接近。
为了研究我国南方森林叶片δ15N较低是不是普遍的现象，中国科学院沈阳应用生态研究所稳定同位素生态学研究组方运霆研究员和林业科学院热带林林业研究所合作，对海南尖峰岭自然保护区4个典型热带森林进行了研究。研究发现，无论是原始林还是次生林，植物叶δ15N值都明显偏负。研究所采集的39个植物种中有35个的δ15N为负值(图1)。所获得的结果与其它东亚地区热带和亚热带森林植物叶片δ15N值相近，却明显低于世界其它区域热带森林(图2)。结合土壤有效氮含量和土壤氮矿化硝化速率的数据，植物叶片δ15N的结果说明，我国南方森林可能都是氮限制的生态系统，氮沉降增加可能会促进植物生长而增加对大气CO2的吸存。但这一推测需要更多研究来验证。此外，该研究还比较了不同植物种间的δ15N的差异，比较了原始林和次生林间的差异，并探索了为什么所研究的森林的植物叶片δ15N偏低的原因。
该研究有助于了解我国热带森林生态系统氮循环过程、氮循环状态、植物氮吸收的来源，为该区域森林生态系统的结构和功能等相关研究提供参考。文章Variations in 15N natural abundance of plant and soil system in four remote tropical rainforests, southern China已被生态学领域期刊Oecologia(IF 3.011)正式在线发表。
图1 海南岛尖峰岭森林植物叶片δ15N和氮含量
图2 全球和尖峰岭植物叶片δ15N与叶片氮含量、年均气温(MAT)和年降水量(MAP)的相关关系
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科技前沿
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项目成果
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