鼎湖山森林演替序列植物-土壤碳氮同位素特征

摘要：

植物群落对水分利用和养分利用的优化策略,土壤碳周转和氮循环过程对演替变化如何响应,森林土壤有机碳积累机制等都是森林生态学需要解决的关键问题.然而,这些生态学过程的变化在短时间内通过传统的研究手段难以被精确观测,碳氮同位素(13C、15N)技术的应用或许能提供更多有价值的信息.该文通过对鼎湖山森林演替序列代表性群落——马尾松(Pinus massoniana)针叶林(PF)、针阔叶混交林(MF)和季风常绿阔叶林(BF)植物-土壤碳氮同位素自然丰度的测定,分析了叶片稳定碳同位素比率(δ13C)和稳定氮同位素比率(δ15N)与其叶片元素含量的关系,以及叶片-凋落物-土壤δ13C、δ15N在演替水平和垂直方向上的变化特征.结果显示:1)主要优势树种叶片δ13C与其C:N极显著正相关(p＜0.01),凋落物和各层土壤δ13C均表现为PF＞MF＞ BF,沿演替方向逐渐降低;2)叶片δ15N与叶片N含量正相关(p=0.05),凋落物和表层土壤(0-10 cm) δ15N沿演替方向逐渐增大;3)不同演替阶段土壤δ13C、δ15N均沿垂直剖面呈现增大的趋势.结果表明:南亚热带地区植物群落的发展并不一定受水分利用和氮素利用的补偿制约;δ13C自然丰度法的应用有助于森林土壤有机碳积累机制,尤其有助于成熟森林土壤“碳汇”机制的阐释;植物-土壤δ15N值可作为评估土壤氮素有效性和生态系统“氮饱和”状态的潜在指标.

关键词：稳定碳同位素比率、稳定氮同位素比率、演替、森林、鼎湖山

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资助基金：国家自然科学基金31428001、41573077和41430529.

在线出版日期：2016-07-19（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页码：533-542