中国科学院地理所牛书丽团队《Global Change Biology 》最新成果!

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在全球气候变化的背景下,干旱地区的扩张对生态系统的氮循环产生了深远影响。氮同位素(δ15N)的天然丰度,尤其是土壤中的δ15N,是评估陆地生态系统氮循环动态和氮限制的关键指标。然而,随着干旱程度的增加,土壤δ15N如何响应以及这些响应是否与土壤氮循环紧密相关,目前尚不清楚。

中国科学院地理科学与资源研究所牛书丽研究员团队通过在青藏高原3000公里的沿干旱梯度地带调查表层土壤和底层土壤的δ15N值及土壤氮循环特征,揭示了干旱对土壤δ15N影响的非线性关系。研究发现,随着干旱指数(AI)的增加,土壤δ15N值的变化,从负相关转变为正相关,转折点分别位于AI=0.27(表层土壤)和0.29(底层土壤)。尽管土壤氮库和氮转化速率随干旱程度的增加而线性下降,但土壤δ15N与土壤氮循环特征的关系在AI阈值上下表现出显著差异。在较湿润地区,土壤δ15N与多数土壤氮循环特征呈正相关,表明土壤δ15N高可能是土壤氮循环的“开放性”所致。而在较干旱地区,这种关系不显著,且与土壤有效磷和植物叶片δ15N等其他因素相关性更强,表明在干旱条件下,土壤δ15N可能不是典型的土壤氮循环途径。

该研究的创新之处在于揭示了干旱梯度下土壤δ15N与氮循环关系的非线性变化,并确定了影响这些变化的干旱阈值。这一发现不仅加深了我们对气候变化下氮循环机制的理解,还为未来在气候干旱条件下预测氮循环和氮可用性提供了新的模型参数。此外,研究结果强调了在构建陆地氮循环模型时,考虑土壤δ15N的干旱阈值的重要性,这对于准确预测和适应气候变化对生态系统的影响具有重要意义。通过这项研究,我们不仅对青藏高原高山生态系统的氮循环有了更深入的认识,也为全球干旱地区的生态保护和气候变化适应策略提供了科学依据。

牛书丽研究员团队前期成果:

  • 中科院地理所牛书丽团队《Nature Plants 》最新成果!

  • Nature Ecology & Evolution | 中科院地理所牛书丽团队等证实生态系统呼吸存在最适温及热适应性

  • GCB最新 | 中科院地理所牛书丽研究员团队:青藏高原植物和土壤真菌β多样性对地上/地下生物量的促进作用及其环境驱动因素

  • 中科院地理所牛书丽研究组在GCB揭示土壤初级氮转化速率对干旱梯度的阈值响应

  • 中科院地理所牛书丽团队在全球变化与陆地生态系统碳氮磷循环方面系列进展(11篇文章)

  • Science Advances | 地理所牛书丽团队:水分可利用性决定了生态系统碳收支对气候变暖的响应

  • 中科院地理所牛书丽团队在生态系统碳循环时间动态方面的系列进展(8篇文章)

  • 中科院地理所牛书丽课题组在高寒草甸生态系统响应全球变化研究取得系列进展

  • 中科院地理所牛书丽研究组在陆地生态系统与全球变化研究领域取得系列成果

  • GCB Meta分析 | 中科院地理所牛书丽团队:全球土壤反硝化速率的变化及其控制因素

  • GEB Meta分析 | 中科院地理所牛书丽课题组 : 降水变化与碳循环

  • 地理所牛书丽研究员等综述全球变化背景下陆地生态系统碳氮循环的动态耦合

图1 表土(a)和底土(b)沿干旱指数(AI)梯度的δ15N值

图2 高寒生态系统土壤δ15N值对干旱性变化的规律及其控制作用的概念图

原文链接 ↓

https://doi.org/10.1111/gcb.17357

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