凋落物分解過程中碳氮釋放及其對氮添加的響應(yīng)
碳素和氮素在凋落物中是耦合的，但是在凋落物分解過程中，碳素呈指數(shù)下降趨勢，而氮素很多情況則是先上升后下降，因此是否存在碳氮解耦合現(xiàn)象？實際上總氮釋放和總氮固持兩個過程決定凋落物氮素隨分解時間的變化，只有區(qū)分這兩個過程才能明確氮釋放的速率及其與碳釋放的關(guān)系。在全球氣候變化背景下，氮沉降增加對凋落物分解及養(yǎng)分釋放造成了重要影響。然而，氮沉降增加是否會改變凋落物碳氮釋放的比例關(guān)系，是否會影響總氮釋放和總氮固持過程？這些問題還有待回答。
本課題組利用15N同位素技術(shù)標記兩種凋落物(富氮葉片和貧氮小枝)，再把它們投放到長白山闊葉紅松林地中進行原位分解實驗，同時進行對照和氮添加處理(50 kg N ha-1yr-1)。研究發(fā)現(xiàn)，凋落物碳釋放和總氮釋放在分解1年內(nèi)符合1:1關(guān)系但隨后偏離，這種關(guān)系不受氮添加影響；在分解后期，葉片(富氮)碳氮釋放均受氮添加抑制，但是小枝(貧氮)的氮釋放不受影響(圖1)；與之相反，小枝(貧氮)的氮固持速率在氮添加下增加，但是葉片(富氮)不受影響。因此我們總結(jié)的概念模型指出，葉片和小枝凈氮釋放均受到氮添加抑制，但是兩者發(fā)生的原因不同(圖2)，即在氮添加條件下，葉片凈氮釋放減少是總氮釋放受抑制所致，而小枝凈氮釋放減少則是總氮固持增加所致。這項研究揭示了凋落物分解過程中碳氮釋放速率的非線性關(guān)系，這一關(guān)系可用于對總氮釋放過程的模擬；同時揭示了氮釋放和固持在不同分解階段對氮沉降的不同響應(yīng)，且這種響應(yīng)受凋落物初始氮含量調(diào)控。
圖1凋落物碳素和氮素釋放的關(guān)系
圖2凋落物氮素釋放與固持對氮添加的響應(yīng)
研究成果以“Non-linear coupling of carbon and nitrogen release during litter decomposition and its responses to nitrogen addition”為題發(fā)表在Journal of Geophysical Research - Biogeosciences期刊上。生物地球化學實驗室白娥教授為通訊作者，裴廣廷博士為第一作者。本研究得到中國科學院青年促進會項目和國家自然基金委優(yōu)秀青年項目的支持。
附件下載：