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沈阳生态所在自然丰度碳氮稳定性同位素指示草原碳氮关键过程方面取得进展

2021-10-08 16:03     来源:生态与地理速报     稳定同位素氮15


生态系统氮输入量增加的背景下,草地物种组成与氮循环关键过程发生剧烈变化。自然丰度碳、氮稳定性同位素被广泛用于指示碳、氮循环,然而较少研究尝试利用两者指示植物群落物种组成变化、植物-微生物氮偏好与竞争状况。

沈阳生态所土壤化学组依托额尔古纳森林草地过渡带生态研究站2014年5月建立的草地氮添加试验平台(尿素,10 g N-2 yr-1,δ15N = -3.4‰),系统研究了5个优势植物13C(碳13)与15N(氮15)、土壤有效氮(NO3-、NH4+及DON)15N的自然丰度,及其对氮添加的响应规律。研究发现,氮添加对各优势植物物种δ13C无显著影响,而植物群落水平混合凋落物的δ13C下降,指征氮添加提升了羊草(13C贫瘠物种)的生物量占比。无外源氮添加下,优势物种与土壤微生物分别偏好吸收NO3-与DON(通过δ15N接近程度判别);氮添加导致优势物种与微生物的δ15N下降,与δ15N-NO3-的数值接近且变化趋势一致,而与δ15N-NH4+、δ15N-DON变化趋势相反,表明氮添加使植物与微生物的氮偏好趋同于NO3- (图1);此外,氮添加使植物生物量增加、微生物生物量下降,可能说明植物与微生物间氮竞争加剧。


图1 自然丰度15N指示氮添加影响草地植物-微生物氮偏好的概念框架

上述结果以Natural abundance of 13C and 15N provides evidence for plant-soil carbonand nitrogen dynamics in a N-fertilized meadow为题于2021年6月发表在Ecology上。土壤化学组王汝振副研究员为论文的第一作者,姜勇研究员为通讯作者。该研究得到国家自然科学基金面上项目(31770525、31870441)和中科院青促会人才项目等的资助。

原文链接 ↓

https://doi.org/10.1002/ecy.3348

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