华南植物园在氮添加影响亚热带森林生态系统林下植物叶片功能性状及土壤碳动态相关过程研究中取得新进展

  • 华南植物园 (中国科学院华南植物园)
  • 创建于 2020-09-07
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  大气氮沉降日益的增加显著影响了森林生态系统功能和过程。以往关于氮沉降对森林生态系统的影响研究多数是基于林下氮添加控制实验进行。与自然大气氮沉降相比,林下氮添加实验有可能高估大气氮沉降对森林生态系统林下植物功能性状和土壤有机碳相关过程的影响。中国科学院华南植物园环境生态学研究组研究人员以亚热带森林生态系统林下优势物种(草本和灌木)和土壤为研究对象,依托石门台林冠和林下氮添加实验平台,对比研究2种氮添加方式和2个氮添加水平(0, 25, 50 kg N year-1)处理下,林下优势种植被叶片重要功能性状和与土壤有机碳相关过程的影响。研究发现,氮添加方式显著影响林下植物叶片碳、磷、木质素、有机酸、结构性糖和非结构性糖含量及叶片构建成本,施氮水平则显著影响林下植物叶片碳、木质素、脂质、有机酸、结构性糖和非结构性糖及叶片构建成本;不同施氮方式下,森林土壤总有机碳、微生物碳含量和有机碳驻留时间出现显著差异,尽管林下氮添加显著增加了凋落物碳输入量(23%),但却显著缩短了土壤有机碳平均驻留时间(1.8年),而林冠氮添加则对凋落物碳输入量和土壤有机碳平均驻留时间影响不显著。短期(6年)不同氮添加方式对森林生态系统林下植物和土壤有机碳相关过程的影响存在差异,长期林下、林冠氮添加实验将为评估亚热带森林生态系统功能和过程对大气氮沉降的响应提供更直观的证据。

  上述研究结果以“Addition of nitrogen to canopy versus understory has different effects on leaf traits of understory plants in a subtropical evergreen broad–leaved forest”(中国科学院大学在读博士研究生汤松波和中国科学院华南植物园助理研究员张玲玲为并列第一作者)和“Different effects of canopy and understory nitrogen addition on soil organic carbon and its related processes in a subtropical forest”(中国科学院大学在读硕士研究生陆啸飞为第一作者)为题分别发表在Journal of Ecology (IF:5.762)和Journal of Soils and Sediments(IF: 2.763)上,中国科学院大学博士研究生导师旷远文研究员是上述两文的通讯作者。

  该研究得到国家自然科学基金(No. 41471443, 41771522, 31570401)、南方海洋科学与工程广东省实验室(广州)核心团队项目(No. GML2019ZD0408)和中国科学院战略生物资源服务网络计划项目(ZSSD-007)共同资助。文章链接分别为https://doi.org/10.1111/1365-2745.13496https://doi.org/10.1007/s11368-020-02761-6

图1. 氮添加方式和氮添加速率对林下植被叶片构建成本的影响路径

图2. 林冠(CN)和林下(UN)施氮对土壤特性的影响

责任编辑:脱畅