基于此,中国科学院沈阳应用生态研究所稳定同位素生态学研究团队在海南尖峰岭热带森林生态系统定位站选择热带山地原始林和次生林分别进行了为期三年的成对15N标记实验,探讨不同形态沉降氮(NH4+和NO3-)在生态系统不同组分中的去向和再分配过程。研究发现15N标记后三个月,超过60%的沉降氮被热带山地森林生态系统截留,此后生态系统15N总回收率没有显著变化,但随时间推移,有机层土壤15N回收率显著下降,植物和矿质土壤15N回收率增加(图1)。在温带森林中,大部分沉降氮仍稳定地固持在有机层土壤中。该研究表明在热带森林中大部分沉降氮能长期稳定地固持,但会较快的进行重新分配,即土壤截留的沉降氮较快矿化后会重新被植物吸收利用。进一步计算得出热带森林氮沉降的固碳贡献效率为14-18 kg C/kg N。另外,不同形态沉降氮生态系统总回收率相当,但在不同生态系统组分中的去向分配差异明显,植物偏好吸收NO3-而有机层土壤固持更多的NH4+。
该成果以“Dynamics and multi‐annual fate of atmospherically deposited nitrogen in montane tropical forests”为题发表于Global Change Biology(https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/gcb.15526,IF = 8.55)。沈阳生态所方运霆研究员为通讯作者,助理研究员王盎为第一作者。该研究得到了国家重点研发计划项目、中国科学院前沿科学重点研究项目和卢嘉锡国际团队项目、辽宁省兴辽英才项目、国家自然科学基金资助。
图1 海南岛尖峰岭热带森林大气沉降氮去向和再分配过程