




華南植物園在氮循環對氣候變暖響應機制研究中取得進展
氮是驅動陸地生態系統凈初級生產力和影響氣候變暖進程的重要元素。我國相對富氮的熱帶森林正經歷較高的氮沉降,持續的氣候變暖可能對我國熱帶森林的氮循環產生顯著影響。然而,學界關于“氣候變暖如何影響熱帶森林生態系統水平的氮動態及其潛在機制”的認識存在不確定性,尤其在長期增溫尺度上。
中國科學院華南植物園生態中心博士生列志旸在研究員劉菊秀的指導下,基于鼎湖山森林生態系統定位研究站的長期自然增溫平臺(6年),量化了長期增溫對熱帶森林生態系統氮循環的影響。研究發現:(1)增溫降低葉片δ15N值以及地表和地下徑流的總氮輸出;(2)增溫促進植物的生長、細根生物量、植物氮累積量及植物對氮的重吸收,表明增溫增強植物對氮的需求;(3)增溫降低土壤總氮濃度、有效氮濃度、微生物量氮和叢枝菌根真菌豐度,說明增溫可能降低有效氮供應和叢枝菌根真菌在氮供應中的作用;(4)相比于前3年增溫,各氮組分對增溫的響應在后3年增溫中逐漸減弱,這可能與植物生長相對受限和微生物適應有關。
研究顯示,增溫可使富氮的熱帶森林生態系統氮循環更加封閉,這與增溫背景下植物較高的氮需求和較低的土壤氮供應有關。研究結果表明,增溫背景下更封閉的氮循環可減緩富氮熱帶森林中高氮沉降引起的生態系統氮損失,從而有利于該生態系統氮保持,但這種效應會隨增溫時間延長而減弱。
該研究揭示了熱帶森林生態系統氮循環對增溫的響應,探討了氮循環封閉程度隨增溫時間的變化,有利于學界準確理解、評估和預測熱帶森林生態系統氮收支、初級生產力和生態系統對氣候變暖進程的反饋。相關研究成果發表在Global Change Biology(《全球變化生物學》) 上。研究工作得到國家自然基金項目和廣州市科技計劃項目的支持。
2013至2018年間,增溫對模擬熱帶森林生態系統氮循環的影響。藍色和紅色數值分別代表1.0°C和2.1°C增溫的結果。由于N2O通量小,未在圖中顯示