植物葉片同位素15N自然豐度值(δ15N)受氮循環的多個過程及相互作用的影響，能夠綜合反映生態系統氮循環的特征，如開放程度和可利用N狀態。大量研究發現，熱帶和亞熱帶相對于溫帶和北方森林氮更為富足，其生態系統氮周轉和循環較快。熱帶亞熱帶森林植物葉片和土壤δ15N比溫帶森林的較高的研究結果也支持這一普通現象。因此，比較不同森林生態系統植物葉δ15N可以判斷生態系統氮狀態。然而，最近幾項發現，我國亞熱帶森林葉片δ15N多為負值，遠遠低于全球熱帶亞熱帶森林的平均值，而與溫帶森林的平均值接近。
為了研究我國南方森林葉片δ15N較低是不是普遍的現象，中國科學院沈陽應用生態研究所穩定同位素生態學研究組方運霆研究員和林業科學院熱帶林林業研究所合作，對海南尖峰嶺自然保護區4個典型熱帶森林進行了研究。研究發現，無論是原始林還是次生林，植物葉δ15N值都明顯偏負。研究所采集的39個植物種中有35個的δ15N為負值(圖1)。所獲得的結果與其它東亞地區熱帶和亞熱帶森林植物葉片δ15N值相近，卻明顯低于世界其它區域熱帶森林(圖2)。結合土壤有效氮含量和土壤氮礦化硝化速率的數據，植物葉片δ15N的結果說明，我國南方森林可能都是氮限制的生態系統，氮沉降增加可能會促進植物生長而增加對大氣CO2的吸存。但這一推測需要更多研究來驗證。此外，該研究還比較了不同植物種間的δ15N的差異，比較了原始林和次生林間的差異，并探索了為什么所研究的森林的植物葉片δ15N偏低的原因。
該研究有助于了解我國熱帶森林生態系統氮循環過程、氮循環狀態、植物氮吸收的來源，為該區域森林生態系統的結構和功能等相關研究提供參考。文章Variations in 15N natural abundance of plant and soil system in four remote tropical rainforests, southern China已被生態學領域期刊Oecologia(IF 3.011)正式在線發表。
圖1 海南島尖峰嶺森林植物葉片δ15N和氮含量
圖2 全球和尖峰嶺植物葉片δ15N與葉片氮含量、年均氣溫(MAT)和年降水量(MAP)的相關關系
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