科研进展

华南植物园在氮循环对气候变暖响应机制研究中取得进展

  

  氮是驱动陆地生态系统净初级生产力和影响气候变暖进程的重要元素。我国相对富氮的热带森林正经历较高的氮沉降,持续的气候变暖可能对我国热带森林的氮循环产生显著影响。然而,学界关于“气候变暖如何影响热带森林生态系统水平的氮动态及其潜在机制”的认识存在不确定性,尤其在长期增温尺度上。 

  中国科学院华南植物园生态中心博士生列志旸在研究员刘菊秀的指导下,基于鼎湖山森林生态系统定位研究站的长期自然增温平台(6年),量化了长期增温对热带森林生态系统氮循环的影响。研究发现:(1)增温降低叶片δ15N值以及地表和地下径流的总氮输出;(2)增温促进植物的生长、细根生物量、植物氮累积量及植物对氮的重吸收,表明增温增强植物对氮的需求;(3)增温降低土壤总氮浓度、有效氮浓度、微生物量氮和丛枝菌根真菌丰度,说明增温可能降低有效氮供应和丛枝菌根真菌在氮供应中的作用;(4)相比于前3年增温,各氮组分对增温的响应在后3年增温中逐渐减弱,这可能与植物生长相对受限和微生物适应有关。 

  研究显示,增温可使富氮的热带森林生态系统氮循环更加封闭,这与增温背景下植物较高的氮需求和较低的土壤氮供应有关。研究结果表明,增温背景下更封闭的氮循环可减缓富氮热带森林中高氮沉降引起的生态系统氮损失,从而有利于该生态系统氮保持,但这种效应会随增温时间延长而减弱。 

  该研究揭示了热带森林生态系统氮循环对增温的响应,探讨了氮循环封闭程度随增温时间的变化,有利于学界准确理解、评估和预测热带森林生态系统氮收支、初级生产力和生态系统对气候变暖进程的反馈。相关研究成果发表在Global Change Biology(《全球变化生物学》) 上。研究工作得到国家自然基金项目和广州市科技计划项目的支持。 

  论文链接   

 

  2013至2018年间,增温对模拟热带森林生态系统氮循环的影响。蓝色和红色数值分别代表1.0°C和2.1°C增温的结果。由于N2O通量小,未在图中显示