氮(N)元素是陸地生態(tài)系統(tǒng)初級生產(chǎn)力最主要的營養(yǎng)元素之一。儲存于土壤中的有機(jī)氮是植物和微生物主要氮源??紤]到植物主要以無機(jī)氮吸收為主,總氮礦化(有機(jī)氮轉(zhuǎn)化為銨態(tài)氮),越來越被認(rèn)為是調(diào)控植物生產(chǎn)力和氮素生地化循環(huán)的關(guān)鍵過程。然而,我們對大尺度上(即緯度梯度)總氮礦化速率的變異,影響因素及其機(jī)制的理解仍然不夠清晰。
沈陽生態(tài)所地下生態(tài)過程組研究團(tuán)隊(duì)沿中國東部森林3800km的樣線采集100份土壤樣品,采用15N稀釋法,探究了森林土壤總氮礦化速率及微生物呼吸速率的緯度變異格局。研究發(fā)現(xiàn),森林土壤總氮礦化速率隨緯度梯度升高而降低。微生物底物可利用性是影響總氮礦化的主要因素,表現(xiàn)出顯著的直接影響和通過微生物生物量的間接影響;土壤pH和氣候因素對總氮礦化的變異起到次要作用(圖1)。其次,總氮礦化速率與微生物呼吸速率之間存在顯著的非線性正相關(guān)關(guān)系。該發(fā)現(xiàn)進(jìn)一步支持了碳氮耦合循環(huán)假說;并強(qiáng)調(diào)了大尺度上森林土壤碳可利用性對總氮礦化速率顯著的調(diào)控作用(圖1)。因此,該發(fā)現(xiàn)對于土壤生物地球化學(xué)循環(huán)模型的簡化及土壤氮循環(huán)過程向地球系統(tǒng)模型的嵌入具有重要意義。




