13CO2示踪不同化学形态氮素添加对高寒草甸植物光合碳分配的影响

• 作者: 宋明华 陈锦 蒋婧 王枫 于飞海
• 来源期刊: 生态学报
• 关键词: 氨态氮 硝态氮 光合碳分配 13C同位素标记 土壤呼吸
• 年，卷（期）: 2022,（11）
• 所属期刊栏目: 研究论文
• 页码范围: 3688-3697
• 页数: 9页
• 语种: 中文
• DOI: 10.5846/stxb201812272822

摘要

外源氮素（N）输入陆地生态系统后会引起植物和土壤各碳库的变化，但是对不同化学形态氮素的长期输入如何影响光合碳在植物组织、土壤、土壤呼吸中的分配及转运知之甚少，尤其是对于氮输入引起光合碳分配变化进而作用于植物和土壤碳库的机制的认识还非常匮乏。基于在青藏高原矮嵩草草甸开展的不同化学形态氮素添加的长期实验，利用13C示踪方法揭示了光合碳在植物地上、地下组织的分配，及其随时间在土壤中的滞留和随土壤呼吸的释放。研究结果表明，外源氮素添加10年后，与对照未添加氮素处理相比，氨态氮处理下的地上生物量增加了49.5%，氨态氮处理下的地下生物量增加了111.3%。土壤中滞留的13C整体呈下降趋势，氨态氮处理下的土壤碳库显著高于硝态氮处理下的值。不同处理下的土壤呼吸中13C的滞留量随时间呈指数衰减的变化趋势，其中，硝态氮处理下的13C衰减最快。13C同位素标记后第1天测定植物茎和叶内的13C约占刚刚标定完茎和叶内13C的80%，不同处理之间没有显著性差异。直至标记后的第30天，茎和叶内13C的滞留量约占初始量的30%。硝态氮处理下的值在第21天和第30天显著低于对照和氨态氮处理下的值，表明硝态氮处理下，植物光合固定的碳在短期内迅速输入地下组织和土壤中。这些结果从机理上阐明了植物光合碳分配对不同化学形态氮素长期输入的响应，进而影响到土壤呼吸CO2的释放，以及对土壤碳库动态的贡献。加深了对高寒草甸土壤有机碳库稳定性维持机制的认识，能够为高寒草地的科学管理以及资源的可持续利用提供理论指导。