全 文 ：第 猿远 卷第 愿 期
圆园员远年 源月
生 态 学 报
粤悦栽粤 耘悦韵蕴韵郧陨悦粤 杂陨晕陨悦粤
灾燥造援猿远袁晕燥援愿
粤责则援袁圆园员远
澡贼贼责院 辕 辕 憎憎憎援藻糟燥造燥早蚤糟葬援糟灶
基金项目院国家 怨苑猿计划和重大科学研究计划项目渊圆园员源悦月怨缘源园园圆冤曰 国家自然科学基金项目渊源员猿苑员圆远怨冤曰 教育部新世纪优秀人才支持计划
渊阅月鄄员远愿冤
收稿日期院圆园员源鄄员园鄄猿员曰 摇 摇 网络出版日期院圆园员缘鄄园愿鄄员愿
鄢通讯作者 悦燥则则藻泽责燥灶凿蚤灶早 葬怎贼澡燥则援耘鄄皂葬蚤造院 扎澡蚤择怎灶澡怎葬灶早岳 澡燥贼皂葬蚤造援糟燥皂
阅韵陨院 员园援缘愿源远 辕 泽贼曾遭圆园员源员园猿员圆员猿源
郑璐嘉袁 黄志群袁 何宗明袁 刘瑞强袁 肖好燕袁 杜婷援不同林龄杉木人工林细根氮稳定同位素组成及其对氮循环的指示援生态学报袁圆园员远袁猿远渊愿冤院
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泽燥蚤造 灶蚤贼则燥早藻灶 糟赠糟造蚤灶早 则葬贼藻泽援粤糟贼葬 耘糟燥造燥早蚤糟葬 杂蚤灶蚤糟葬袁圆园员远袁猿远渊愿冤院圆员愿缘鄄圆员怨员援
不同林龄杉木人工林细根氮稳定同位素组成及其对氮
循环的指示
郑璐嘉员袁圆袁猿袁 黄志群员袁圆袁猿袁鄢袁 何宗明源袁 刘瑞强员袁圆袁猿袁 肖好燕员袁圆袁猿袁 杜摇 婷缘
员 湿润亚热带山地生态国家重点实验室培育基地袁福州摇 猿缘园园园苑
圆 福建师范大学地理研究所袁福州摇 猿缘园园园苑
猿 湿润亚热带生态地理过程教育部重点实验室袁福州摇 猿缘园园园苑
源 福建农林大学林学院袁福州摇 猿缘园园园圆
缘 福建南平峡阳林场袁南平摇 猿缘猿园园园
摘要院通过测定中国亚热带 缘个不同林龄渊猿尧愿尧员源尧圆员尧源远葬冤杉木人工林不同序级细根氮稳定同位素渊啄员缘晕冤组成袁研究它们对土
壤净氮矿化尧硝化速率的指示并将其与叶片啄员缘晕值对土壤氮循环速率的指示作用进行对比袁从而探索研究植物同位素对土壤氮
循环状况的指示作用遥 结果显示袁不同林龄杉木人工林细根啄员缘晕值间具有极显著差异袁猿年生幼林与 源远年生老林显著高于其他
林分遥 不同序级细根啄员缘晕值间的差异未达到显著水平袁但具有随着序级增大啄员缘晕值逐渐降低的趋势遥 细根啄员缘晕值与土壤净氮矿
化和净硝化速率间均具有极显著相关性袁并有随着细根序级减小相关性逐渐增加的趋势袁而叶片啄员缘晕值与土壤氮循环速率间则
不具有显著相关性遥 研究结果表明袁相较叶片来说袁细根氮稳定同位素组成能更好地指示土壤氮循环速率袁且序级越小的细根
指示作用越强曰细根啄员缘晕值反映出尽管中国亚热带地区氮沉降现象严重袁氮素可能仍是处于速生期杉木人工林生长的限制
因素遥
关键词院年龄序列曰杉木曰细根曰氮循环速率曰稳定同位素
啄员缘晕 蚤灶 枣蚤灶藻 则燥燥贼泽 燥枣 悦怎灶灶蚤灶早澡葬皂蚤葬 造葬灶糟藻燥造葬贼葬 责造葬灶贼葬贼蚤燥灶泽 燥枣 凿蚤枣枣藻则藻灶贼 葬早藻泽 葬灶凿
蚤皂责造蚤糟葬贼蚤燥灶泽 枣燥则 泽燥蚤造 灶蚤贼则燥早藻灶 糟赠糟造蚤灶早 则葬贼藻泽
在匀耘晕郧 蕴怎躁蚤葬员袁圆袁猿袁 匀哉粤晕郧 在澡蚤择怎灶员袁圆袁猿袁鄢袁 匀耘 在燥灶早皂蚤灶早源袁 蕴陨哉 砸怎蚤择蚤葬灶早员袁圆袁猿袁 载陨粤韵 匀葬燥赠葬灶员袁圆袁猿袁 阅哉 栽蚤灶早缘
员 悦怎造贼蚤增葬贼蚤燥灶 月葬泽藻 燥枣 杂贼葬贼藻 运藻赠 蕴葬遭燥则葬贼燥则赠 燥枣 匀怎皂蚤凿 杂怎遭贼则燥责蚤糟葬造 酝燥怎灶贼葬蚤灶 耘糟燥造燥早赠袁 云怎扎澡燥怎 猿缘园园园苑袁 悦澡蚤灶葬
圆 陨灶泽贼蚤贼怎贼藻 燥枣 郧藻燥早则葬责澡赠袁 云怎躁蚤葬灶 晕燥则皂葬造 哉灶蚤增藻则泽蚤贼赠袁 云怎扎澡燥怎 猿缘园园园苑袁 悦澡蚤灶葬
猿 酝蚤灶蚤泽贼则赠 燥枣 耘凿怎糟葬贼蚤燥灶 运藻赠 蕴葬遭燥则葬贼燥则赠 燥枣 匀怎皂蚤凿 杂怎遭贼则燥责蚤糟葬造 耘糟燥 郧藻燥早则葬责澡蚤糟葬造 孕则燥糟藻泽泽袁 云怎扎澡燥怎 猿缘园园园苑袁悦澡蚤灶葬
源 云燥则藻泽贼则赠 悦燥造造藻早藻袁 云怎躁蚤葬灶 粤早则蚤糟怎造贼怎则藻 葬灶凿 云燥则藻泽贼则赠 哉灶蚤增藻则泽蚤贼赠袁 云怎扎澡燥怎 猿缘园园园圆袁 悦澡蚤灶葬
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粤遭泽贼则葬糟贼院 晕蚤贼则燥早藻灶渊晕冤 蚤泽 葬灶 藻泽泽藻灶贼蚤葬造 灶怎贼则蚤藻灶贼 贼燥 责造葬灶贼泽援 匀燥憎藻增藻则袁 蚤灶糟则藻葬泽蚤灶早 晕 凿藻责燥泽蚤贼蚤燥灶 蚤灶贼燥 枣燥则藻泽贼 藻糟燥泽赠泽贼藻皂泽 凿怎藻 贼燥
憎蚤造造 则藻泽怎造贼 蚤灶 晕 泽葬贼怎则葬贼蚤燥灶援 栽澡藻 葬蚤皂泽 燥枣 贼澡蚤泽 泽贼怎凿赠 憎藻则藻 贼燥 渊员冤 皂藻葬泽怎则藻 贼澡藻 糟燥皂责燥泽蚤贼蚤燥灶 燥枣 泽贼葬遭造藻 灶蚤贼则燥早藻灶 蚤泽燥贼燥责藻 渊啄员缘晕冤 蚤灶
枣蚤灶藻 则燥燥贼泽 蚤灶 悦怎灶灶蚤灶早澡葬皂蚤葬 造葬灶糟藻燥造葬贼葬 责造葬灶贼葬贼蚤燥灶泽 葬贼 凿蚤枣枣藻则藻灶贼 葬早藻泽 葬灶凿 燥枣 增葬则蚤燥怎泽 则燥燥贼 燥则凿藻则泽袁 渊圆冤 藻曾葬皂蚤灶藻 憎澡藻贼澡藻则 贼澡藻
泽贼葬遭造藻 蚤泽燥贼燥责藻泽 渊 啄员缘晕冤 燥枣 枣蚤灶藻 则燥燥贼泽 蚤灶 凿蚤枣枣藻则藻灶贼 燥则凿藻则泽 憎藻则藻 则藻责则藻泽藻灶贼葬贼蚤增藻 燥枣 贼澡藻 则藻造葬贼蚤增藻 则葬贼藻泽 燥枣 泽燥蚤造 灶藻贼 灶蚤贼则燥早藻灶 渊晕冤
澡贼贼责院 辕 辕 憎憎憎援藻糟燥造燥早蚤糟葬援糟灶
皂蚤灶藻则葬造蚤扎葬贼蚤燥灶 辕 灶蚤贼则蚤枣蚤糟葬贼蚤燥灶 葬糟则燥泽泽 泽贼葬灶凿泽 葬贼 凿蚤枣枣藻则藻灶贼 葬早藻泽袁 葬灶凿 渊猿冤 凿藻贼藻则皂蚤灶藻 憎澡藻贼澡藻则 枣蚤灶藻 则燥燥贼 啄员缘晕 糟燥怎造凿 遭藻 怎泽藻凿 葬泽 葬
遭藻贼贼藻则 蚤灶凿蚤糟葬贼燥则 燥枣 贼澡藻 则葬贼藻 燥枣 泽燥蚤造 晕 糟赠糟造蚤灶早 贼澡葬灶 枣燥造蚤葬则 啄员缘晕援 宰藻 葬灶葬造赠扎藻凿 贼澡藻 啄员缘晕 燥枣 枣蚤灶藻 则燥燥贼泽 葬灶凿 造藻葬增藻泽 蚤灶 悦援 造葬灶糟藻燥造葬贼葬
责造葬灶贼葬贼蚤燥灶泽 葬贼 猿袁 愿袁 员源袁 圆员袁 葬灶凿 源远 赠藻葬则泽 燥枣 葬早藻 蚤灶 泽怎遭贼则燥责蚤糟葬造 悦澡蚤灶葬 葬灶凿 糟葬则则蚤藻凿 燥怎贼 葬 圆愿鄄凿葬赠 造葬遭燥则葬贼燥则赠 蚤灶糟怎遭葬贼蚤燥灶 贼燥
葬灶葬造赠扎藻 泽燥蚤造 责燥贼藻灶贼蚤葬造 灶藻贼 晕 皂蚤灶藻则葬造蚤扎葬贼蚤燥灶 葬灶凿 灶蚤贼则蚤枣蚤糟葬贼蚤燥灶 则葬贼藻泽援 栽澡藻 则藻泽怎造贼泽 泽澡燥憎藻凿 贼澡葬贼 贼澡藻则藻 憎藻则藻 泽蚤早灶蚤枣蚤糟葬灶贼 凿蚤枣枣藻则藻灶糟藻泽 蚤灶
贼澡藻 啄员缘晕 增葬造怎藻泽 燥枣 枣蚤灶藻 则燥燥贼泽 遭藻贼憎藻藻灶 凿蚤枣枣藻则藻灶贼 枣燥则藻泽贼 葬早藻泽袁 贼澡藻 啄员缘晕 憎葬泽 澡蚤早澡藻则 蚤灶 猿鄄 葬灶凿 源远鄄赠藻葬则鄄燥造凿 责造葬灶贼葬贼蚤燥灶泽 贼澡葬灶 贼澡燥泽藻
葬贼 燥贼澡藻则 葬早藻泽援 宰澡蚤造藻 贼澡藻则藻 憎藻则藻 灶燥 泽蚤早灶蚤枣蚤糟葬灶贼 凿蚤枣枣藻则藻灶糟藻泽 遭藻贼憎藻藻灶 啄员缘晕 增葬造怎藻泽 燥枣 枣蚤灶藻 则燥燥贼泽 蚤灶 凿蚤枣枣藻则藻灶贼 则燥燥贼 燥则凿藻则泽袁 贼澡藻 啄员缘晕
增葬造怎藻泽 燥枣 枣蚤灶藻 则燥燥贼泽 贼藻灶凿藻凿 贼燥 遭藻 造燥憎藻则 憎蚤贼澡 贼澡藻 蚤灶糟则藻葬泽藻凿 燥则凿藻则泽 燥枣 则燥燥贼援 栽澡藻 啄员缘晕 增葬造怎藻泽 燥枣 枣蚤灶藻 则燥燥贼泽 葬贼 葬造造 葬早藻泽 憎藻则藻
泽蚤早灶蚤枣蚤糟葬灶贼造赠 糟燥则则藻造葬贼藻凿 憎蚤贼澡 贼澡藻 责燥贼藻灶贼蚤葬造 灶藻贼 晕 皂蚤灶藻则葬造蚤扎葬贼蚤燥灶 葬灶凿 灶藻贼 灶蚤贼则蚤枣蚤糟葬贼蚤燥灶 则葬贼藻泽袁 葬灶凿 贼澡藻 糟燥则则藻造葬贼蚤燥灶 糟燥藻枣枣蚤糟蚤藻灶贼泽
遭藻贼憎藻藻灶 贼澡藻泽藻 责葬则葬皂藻贼藻则泽 泽藻藻皂藻凿 贼燥 凿藻糟则藻葬泽藻 憎蚤贼澡 蚤灶糟则藻葬泽蚤灶早 则燥燥贼 燥则凿藻则泽曰 澡燥憎藻增藻则袁 贼澡蚤泽 糟燥则则藻造葬贼蚤燥灶 憎葬泽 灶燥贼 泽蚤早灶蚤枣蚤糟葬灶贼
遭藻贼憎藻藻灶 枣燥造蚤葬则 啄员缘晕 葬贼 凿蚤枣枣藻则藻灶贼 葬早藻泽 葬灶凿 贼澡藻 泽燥蚤造 晕 糟赠糟造蚤灶早 则葬贼藻泽援 陨灶 糟燥灶糟造怎泽蚤燥灶袁 贼澡藻 则藻泽怎造贼 蚤皂责造赠 贼澡葬贼 枣蚤灶藻 则燥燥贼 啄员缘晕 糟燥怎造凿 遭藻
葬 遭藻贼贼藻则 蚤灶凿蚤糟葬贼燥则 燥枣 贼澡藻 则藻造葬贼蚤增藻 则葬贼藻 燥枣 晕 糟赠糟造蚤灶早 贼澡葬灶 贼澡藻 啄员缘晕 增葬造怎藻 燥枣 造藻葬增藻泽袁 葬灶凿 枣蚤则泽贼 燥则凿藻则 则燥燥贼泽 憎藻则藻 贼澡藻 遭藻泽贼 蚤灶凿蚤糟葬贼燥则援
酝燥则藻燥增藻则袁 枣蚤灶藻 则燥燥贼 啄员缘晕 增葬造怎藻泽 泽怎早早藻泽贼藻凿 贼澡葬贼 晕 皂葬赠 泽贼蚤造造 遭藻 葬 枣葬糟贼燥则 造蚤皂蚤贼蚤灶早 贼澡藻 早则燥憎贼澡 燥枣 贼澡藻 悦援 造葬灶糟藻燥造葬贼葬 责造葬灶贼葬贼蚤燥灶泽 葬贼
贼澡藻 则葬责蚤凿鄄早则燥憎贼澡 泽贼葬早藻泽袁 凿藻泽责蚤贼藻 贼澡藻 燥遭泽藻则增葬贼蚤燥灶 贼澡葬贼 泽怎遭贼则燥责蚤糟葬造 悦澡蚤灶葬 澡葬泽 贼澡藻 澡蚤早澡藻泽贼 则葬贼藻泽 燥枣 晕 凿藻责燥泽蚤贼蚤燥灶 蚤灶 悦澡蚤灶葬援
运藻赠 宰燥则凿泽院 悦澡则燥灶燥 泽藻择怎藻灶糟藻曰 悦怎灶灶蚤灶早澡葬皂蚤葬 造葬灶糟藻燥造葬贼葬曰 枣蚤灶藻 则燥燥贼泽曰 晕 糟赠糟造蚤灶早 则葬贼藻曰 泽贼葬遭造藻 蚤泽燥贼燥责藻
氮素是植物体生长所必不可少的大量元素之一袁它还是植物体蛋白质尧核酸尧叶绿素等物质的主要组成部
分遥 然而袁人类活动如化肥农药的生产和使用及化石燃料的燃烧导致输入森林生态系统的氮素持续增
加咱员鄄圆暂 袁过量的氮输入将导致森林生态系统氮饱和袁还将影响氮素淋失和气态损失的速率袁从而造成地下水污
染等环境问题咱猿鄄源暂 遥 因此袁了解森林生态系统的氮循环速率袁有助于更好地判断林分氮素利用状况袁从而为制
定适当的施肥措施和减少由氮饱和引发的环境问题提供科学依据遥
树木叶片的氮稳定同位素组成是研究森林生态系统氮循环速率的有利工具遥 由于氮循环的许多过程均
具有同位素分馏现象袁故人们认为叶片的啄员缘晕值能较好地指示土壤氮循环速率及生态系统氮饱和程度咱缘鄄苑暂 遥
但由于氮素在植物体内传输与同化等过程也具有同位素分馏现象袁细根中的氮素受到的植物体内氮同位素分
馏较叶片少袁因此细根啄员缘晕值与叶片啄员缘晕值相比可能能够更好地指示土壤氮循环问题遥 且前人在研究细根
啄员缘晕值对土壤氮循环指示能力时采用的研究对象多为不同树种咱愿暂 袁因此同一树种不同年龄的细根啄员缘晕值的研
究还有待开展遥 另外袁前人针对细根啄员缘晕值与土壤氮循环关系研究时一般没有考虑细根序级的影响遥 但近几
年来人们对细根的研究开始将细根按不同序级分类袁因为一些研究认为不同序级的细根具有不同的生态学功
能咱怨暂 袁因此不同序级的细根啄员缘晕值对土壤氮循环速率的指示作用是否有差异袁这一问题也有待研究遥
杉木渊悦怎灶灶蚤灶早澡葬皂蚤葬 造葬灶糟藻燥造葬贼葬冤是中国亚热带地区常见且最重要的造林树种之一袁第 苑 次全国森林资源
清查结果表明院截止 圆园园愿年袁全国杉木人工林面积达 愿缘猿援愿远万 澡皂圆袁占全国人工乔木林总面积的 圆员援猿缘豫遥 本
文选取处于不同生长阶段不同序级杉木人工林的细根氮稳定同位素组成为研究对象袁一方面通过对比不同序
级细根尧不同叶龄叶片啄员缘晕值对土壤氮循环速率的指示能力来探索出研究杉木人工林氮循环相关问题的有利
工具袁另一方面利用细根啄员缘晕值的指示作用来探讨不同生长阶段杉木人工林氮素利用状况的区别袁从而为因
地制宜地制定营林措施提供科学依据遥
员摇 研究区域
本研究样地设置在福建南平峡阳林场渊圆远毅源愿忆晕袁员员苑毅缘怨忆耘冤袁位于武夷山脉东南侧袁海拔高度为 圆圆怨要
圆源远 皂遥 该区年均气温为 圆园援园 益袁年均降水量为 员远源源皂皂袁降水主要集中在每年春夏季之间遥 年平均相对湿度
为 愿猿豫袁年平均蒸发量为 员员源猿皂皂遥 本研究以 缘个不同林龄渊猿尧愿尧员源尧圆员尧源远葬冤的杉木人工林为研究对象袁各林
龄样地间最大距离不超过 员噪皂遥 在各林龄的杉木人工林中随机设立 源 个大小为 圆园皂伊圆园皂 的小区袁每个小区
包括有 员远棵杉木袁缘个林龄共设 圆园个小区遥 各林分土壤理化性质及基本情况见表 员遥
远愿员圆 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 猿远卷摇
澡贼贼责院 辕 辕 憎憎憎援藻糟燥造燥早蚤糟葬援糟灶
表 员摇 不同林龄杉木人工林基本概况
栽葬遭造藻 员摇 杂燥蚤造 葬灶凿 责造葬灶贼 责葬则葬皂藻贼藻则泽 燥枣 悦澡蚤灶藻泽藻 枣蚤则 责造葬灶贼葬贼蚤燥灶泽 葬贼 凿蚤枣枣藻则藻灶贼 葬早藻泽
杉木人工林基本情况
杂燥蚤造 葬灶凿 责造葬灶贼 责葬则葬皂藻贼藻则泽
林龄 云燥则藻泽贼 葬早藻 辕 葬
猿 愿 员源 圆员 源远
土壤 责匀 杂燥蚤造 责匀 源援怨缘依园援员圆 葬 源援远远依园援圆园遭 源援远怨依园援员园 遭 源援怨愿依园援园愿 葬 缘援园圆依园援员怨 葬
土壤全碳含量 杂燥蚤造 贼燥贼葬造 悦 辕 渊早 辕 噪早冤 圆苑援圆源依园援愿源 葬遭 员远援圆怨依员援远缘 遭 圆怨援园员依圆援远园 葬 猿员援圆园依员援远愿 葬 猿员援缘远依员援源远 葬
土壤全氮含量 杂燥蚤造 贼燥贼葬造 晕 辕 渊早 辕 噪早冤 员援愿圆依园援园愿 葬遭 员援猿员依园援园苑 遭 圆援园愿依园援员猿 葬遭 圆援源缘依员援猿缘 葬 圆援圆源依园援园苑 葬遭
土壤碳氮比 杂燥蚤造 悦 辕 晕 则葬贼蚤燥 员源援怨愿依园援猿猿 葬 员圆援源圆依员援员源 遭 员猿援怨远依园援怨园 葬 员圆援苑缘依园援缘远 遭 员源援员圆依园援源圆 葬
平均树高 酝藻葬灶 贼则藻藻 澡藻蚤早澡贼 辕 皂 圆援愿远依园援员园 葬 愿援缘怨依园援员苑 遭 员源援缘怨依园援源怨 糟 员远援愿猿依园援怨员 凿 圆圆援缘缘依员援远圆藻
平均胸径
阅蚤葬皂藻贼藻则 葬贼 遭则藻葬泽贼 澡藻蚤早澡贼 辕 糟皂 猿援源愿依园援员园 葬 员园援愿远依园援猿远 遭 员愿援猿园依园援愿员 糟 圆圆援园远依园援员园 凿 圆愿援园怨依员援怨员 藻
摇 摇 同一行不同小写字母表示两个林龄之间差异显著渊孕约园援园缘冤
圆摇 研究方法
圆援员摇 细根样品的采集
在 圆园员猿年 员园月根据平均树高和胸径于每个小区选取 源棵标准木袁在其下取 园要员园糟皂 深度的细根样品遥
并根据序级将采集的细根样品分为 员级根袁圆级根袁猿级根和粗根 源个部分袁其中直径小于 圆皂皂 的根系的最远
端为 员级根袁员级根交汇处为 圆级根袁以此类推袁大于 圆皂皂的根系为粗根遥 然后将同一小区 源棵树下采集的不
同序细根样品混合均匀袁带回实验室后放入 远园毅悦 的烘箱中烘干至恒重袁利用玛瑙研钵将样品磨碎至过园援员缘源
皂皂筛袁制成待测样遥
圆援圆摇 杉叶样品的采集
于同一时间在每个小区采集杉木细根的标准木树冠中部袁选取向阳一侧长势良好的活枝采集杉木叶袁根
据叶片年龄将采集的叶片分为当年生尧员年生尧圆 年生尧猿 年生 源 个部分渊林龄为 猿葬 的杉木林叶片只分为前 猿
个叶龄冤遥 然后将同一个小区 源棵标准木的样品均匀混合袁取混合样带回实验室遥 随后将叶片样品放入 远园毅悦
的烘箱中烘干至恒重袁利用自动球磨仪将样品磨碎至过 园援员缘源皂皂筛袁制成待测样遥
圆援猿摇 土壤样品的采集
于同一时间在每个小区内袁去除地表凋落物后袁用内径为 猿援苑 糟皂 的土钻沿对角线等距离钻取 缘 个点袁采
集 园要员园糟皂土层的土样袁并将同一小区的土样均匀混合袁取混合样遥 随后将土壤样品过 圆皂皂筛作为净氮矿化
培养待测样遥
圆援源摇 样品同位素比率的测定及计算
利用同位素质谱仪渊栽澡藻则皂燥 杂糟蚤藻灶贼蚤枣蚤糟 酝粤栽圆缘猿冤测定叶片尧细根尧土壤样品的氮稳定同位素比率袁用啄员缘晕表
示袁并按照下式计算得到院
啄员缘篆渊译冤 越 渊砸泽葬皂责造藻 原 砸泽贼葬灶凿葬则凿冤 辕 砸泽贼葬灶凿葬则凿 伊 员园园园
式中袁砸为员缘晕 辕 员源晕的比值袁砸泽葬皂责造藻为测定样品的 砸值袁砸泽贼葬灶凿葬则凿为标准物质的 砸值遥
圆援缘摇 土壤净氮矿化测定
将土壤样品分为两部分袁一部分作为初始值进行矿质氮渊晕匀垣源 鄄晕尧晕韵原猿 鄄晕冤含量的测定遥 另一部分装入培
养杯中并用封口膜渊责葬则葬枣蚤造皂冤密封好袁然后放入 圆缘毅恒温箱培养袁期间定期检查袁确保样品含水量保持恒定遥 圆愿
天后取出土样进行 晕匀垣源 鄄晕尧晕韵猿鄄晕含量的测定遥 土壤样品 晕匀垣源 鄄晕尧晕韵猿鄄晕含量测定的具体方法为院称取 员园早待
测土样到 缘园皂蕴离心管中袁加入 源园皂造 运悦造 溶液渊圆 皂燥造 辕 蕴冤袁振荡 园援缘澡 后袁过 园援源缘滋皂 滤纸袁所得滤液即为待测
液遥 然后采用连续流动分析仪渊杂噪葬造葬则 杂葬灶垣垣袁荷兰冤 测定待测液中的 晕匀垣源 鄄晕尧晕韵猿鄄晕 含量遥 土壤样品净氮矿
化及净硝化速率通过下式计算得到院
土壤净氮矿化速率越渊培养后土壤样品矿质氮含量原培养前土壤样品矿质氮含量冤 辕培养天数
土壤净硝化速率越渊培养后土壤样品 晕韵猿鄄晕含量原培养前土壤样品 晕韵猿鄄晕含量冤 辕培养天数
苑愿员圆摇 愿期 摇 摇 摇 郑璐嘉摇 等院不同林龄杉木人工林细根氮稳定同位素组成及其对氮循环的指示 摇
澡贼贼责院 辕 辕 憎憎憎援藻糟燥造燥早蚤糟葬援糟灶
圆援远摇 数据分析
数据通过 杂孕杂杂 员苑援园和 耘曾糟藻造 圆园园猿进行分析袁由 燥则蚤早蚤灶 愿援园软件作图遥 采用多重比较方差分析法对比不同
林龄杉木叶片尧细根及土壤氮稳定同位素间的差异袁显著水平设为 孕 越 园援园缘遥 利用 孕藻葬则泽燥灶 相关系数来检验变
量之间的相关性遥
猿摇 结果分析
猿援员摇 不同林龄杉木人工林细根氮稳定同位素差异
多重比较方差分析结果显示袁不同林龄杉木人工林细根啄员缘晕值达到了极显著差异渊孕 越 园援园园冤袁总体具有 猿
年生渊圆援员园译冤跃源远年生渊原园援圆源译冤跃愿年生渊原园援圆怨译冤跃圆员 年生渊原园援怨怨译冤跃员源 年生渊原员援园猿译冤的趋势渊图 员冤遥
其中袁猿年生幼林与 源远年生老林显著高于其他林分袁员源年生杉木林显著低于其他林分遥 而细根啄员缘晕值在不同
序级间总体没有显著差异渊孕跃园援园缘冤袁但不同林龄细根啄员缘晕值整体均具有随着序级增大而减小的趋势渊图 员冤遥
猿援圆摇 不同林龄杉木人工林土壤净氮矿化速率的差异
多重比较方差分析结果显示不同林龄杉木人工林土壤净氮矿化尧硝化速率间不具有显著差异渊孕跃园援园缘冤遥
但具有 猿年生杉木人工林净氮矿化尧硝化速率最高袁源远年生最低的趋势渊图 圆冤遥
图 员摇 不同林龄之间细根啄员缘晕值的差异
摇 云蚤早援员摇 阅蚤枣枣藻则藻灶糟藻泽 燥枣 枣蚤灶藻 则燥燥贼 啄员缘晕 遭藻贼憎藻藻灶 凿蚤枣枣藻则藻灶贼 枣燥则藻泽贼 葬早藻泽 图 圆摇 不同林龄之间土壤净氮矿化尧硝化速率间的差异摇 云蚤早援圆摇 阅蚤枣枣藻则藻灶糟藻泽 燥枣 泽燥蚤造 灶藻贼 晕 皂蚤灶藻则葬造蚤扎葬贼蚤燥灶袁 灶蚤贼则蚤枣蚤糟葬贼蚤燥灶 则葬贼藻泽
遭藻贼憎藻藻灶 凿蚤枣枣藻则藻灶贼 枣燥则藻泽贼 葬早藻泽
猿援猿摇 不同林龄杉木人工林土壤净氮矿尧硝化化速率与不同组分氮稳定同位素间的关系
图 猿摇 不同林龄之间叶片啄员缘晕值的差异
摇 云蚤早援猿摇 阅蚤枣枣藻则藻灶糟藻泽 燥枣 枣燥造蚤葬则 啄员缘晕 遭藻贼憎藻藻灶 凿蚤枣枣藻则藻灶贼 枣燥则藻泽贼 葬早藻泽
多重比较方差分析结果显示不同林龄杉木叶片
啄员缘晕值达到了极显著差异渊孕 越 园援园园冤袁总体具有 猿 年生
渊员援源源译冤跃源远年生渊原园援源园译冤跃愿年生渊原园援愿园译冤跃圆员 年
生渊原园援怨园译冤跃员源年生渊 原员援源源译冤的趋势渊图 猿冤遥 不同
叶龄叶片 啄员缘晕值在各林龄间均未达到显著差异渊孕 跃
园援园缘冤遥
不同林龄杉木人工林细根啄员缘晕值与土壤净氮矿尧硝
化速率间均具有极显著相关性渊孕 越 园援园园袁孕 越 园援园园冤曰不
同序级细根啄员缘晕值与土壤净氮矿尧硝化速率间的相关性
按相关系数从大到小排列为院一级根跃二级根跃三级根渊图 源冤遥 而粗根以及叶片啄员缘晕值与土壤净氮矿尧硝化速
率间均不具有显著相关性渊孕跃园援园缘冤渊数据无显示冤遥
源摇 分析与讨论
源援员摇 不同林龄杉木人工林细根氮稳定同位素组成差异
摇 摇 本研究中不同林龄杉木人工林细根氮稳定同位素组成具有极显著差异袁其中幼林渊猿 年生冤和老林渊源远年
生冤的细根啄员缘晕值显著高于处于速生期的林分遥 研究认为袁影响林分植物啄员缘晕值差异的原因主要有院淤氮循环
愿愿员圆 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 猿远卷摇
澡贼贼责院 辕 辕 憎憎憎援藻糟燥造燥早蚤糟葬援糟灶
图 源摇 不同序级细根 啄员缘晕值与净氮矿化尧硝化速率间的关系
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速率曰于植物利用氮素的形式渊铵态氮尧硝态氮冤曰盂植物物候曰榆共生菌根的类型和数量咱员园鄄员员暂 遥 由于本研究的
对象是同一树种袁所以植物物候尧对氮素的利用形式以及共生菌根的类型应该基本相同袁因此造成不同林龄杉
木人工林细根氮稳定同位素组成差异的原因可能是氮循环速率和菌根生物量的差异所致遥
氮循环速率对植物啄员缘晕值影响的原因主要是因为土壤氮矿化和硝化过程伴有较强烈的同位素分馏现象袁
而微生物在参与这些过程时更倾向于利用质量较轻的员源晕袁从而使得土壤氮矿化尧硝化过程的反应剩余物中员缘
晕富集袁反应产物中员源晕富集遥 土壤氮循环速度较快的生态系统中土壤氮矿化特别是硝化作用的反应产物较
易通过淋失等过程离开森林生态系统袁这样植物可利用的氮素中员缘晕 所占的比例便会上升咱员圆鄄员猿暂 袁而植物吸收
利用了这些员缘晕含量较高的氮素后袁便会导致细根尧叶片等组分的啄员缘晕值相应上升遥 前人的研究还认为共生菌
根的类型和生物量同样能影响植物的啄员缘晕值遥 原因是因为菌根在吸收尧利用氮素时对氮稳定同位素具有强烈
的分馏作用袁倾向于使用质量较轻的员源晕咱员源暂 袁因此一个林分共生的菌根生物量较高时袁其在吸收利用氮素时就
会产生较强烈的员缘晕分馏现象袁从而降低植物的啄员缘晕值遥
本研究中袁不同林龄杉木人工林净氮矿化尧硝化速率间不具有显著差异袁但有幼林较高的趋势袁这一结果
与幼林细根员缘晕值高于其他林龄的趋势相符袁说明幼林细根啄员缘晕值显著较高的原因可能是由于其林分具有较
高的氮循环速率遥 而本研究中老林渊源远 年生冤的细根啄员缘晕值虽然显著高于除 猿 年生以外的林分袁但其净氮矿
化尧硝化速率间却有低于其他林分的趋势袁这一方面可能由于净氮矿化尧硝化速率还需考虑微生物固持量以及
林下植被对氮素竞争利用的影响袁本研究中老林的微生物及林下植被生物量都较高渊数据未显示冤袁所以可能
源远年生老林具有较高的总氮矿化速率同样具有氮转化速率较快的特点袁但由于较高的微生物固持量等因素
导致净氮矿化速率较低遥 另一方面袁造成 源远 年生林分细根啄员缘晕值显著高于处于速生期林分的原因可能是因
为其共生菌根的生物量较低袁因此其受到菌根对啄员缘晕的分馏作用较小袁并导致其植物啄员缘晕值较高遥 而前人的
研究发现袁一个林分氮素可利用性越低的时候袁菌根在林分吸收利用氮素时所起的作用就越高袁因此如果造成
源远年生林分细根啄员缘晕值显著高于处于速生期林分的原因是菌根生物量较低的话袁也可从侧面说明该林分的氮
怨愿员圆摇 愿期 摇 摇 摇 郑璐嘉摇 等院不同林龄杉木人工林细根氮稳定同位素组成及其对氮循环的指示 摇
澡贼贼责院 辕 辕 憎憎憎援藻糟燥造燥早蚤糟葬援糟灶
素可利用性较高袁氮循环速率较快袁我们还开展进一步的实验来验证菌根真菌生物量对细根啄员缘晕值的影响遥
另外袁前人的研究发现植物啄员缘晕值能用来指示林分的氮饱和程度咱员缘鄄员愿暂 遥 他们认为袁这些组分的啄员缘晕值越
高则说明林分的氮饱和程度越高袁原因是因为氮饱和程度较高的林分其氮循环较为开放袁氮循环速率较高遥
因此本研究中不同林龄杉木人工林细根氮稳定同位素组成差异还指示出 猿年生和 源远年生杉木人工林氮饱和
程度显著高于处于速生期林分遥 由于中国亚热带地区被认为是氮沉降严重地区袁有研究甚至认为该地区林分
已经由氮限制转化为磷限制遥 而本研究的结果却显示尽管同在中国亚热带地区袁处于速生期的杉木人工林氮
饱和程度显著低于幼林和老林袁因此氮素可能仍是限制处于速生期杉木人工林生长的因素遥
源援圆摇 不同林龄植物氮稳定同位素与土壤氮转化速率的关系
从研究结果可看出袁杉木人工林细根啄员缘晕值与土壤氮循环速率之间的相关性大于叶片袁前人研究认为氮
素在植物体内传输尧同化时也会发生一定的氮同位素分馏现象咱员怨鄄圆园暂 遥 本研究中不同细根序级间啄员缘晕值的差异
虽然并不显著袁但存在随着细根序级增大袁相应的啄员缘晕值逐渐减小的趋势袁这一现象可看作是氮素在植物体内
传输过程的同位素分馏现象导致遥 前人专门开展研究发现植物体内的员缘晕分馏现象导致细根与叶片啄员缘晕值相
差 苑译咱圆员鄄圆圆暂 袁匀葬灶凿造藻赠咱缘暂等人认为袁植物体内的同位素分馏现象将导致不同组分间的氮稳定同位素比率差异最
高达到 员圆译遥 由于细根中的氮素在植物体内传输的距离小于叶片等其他植物组分袁因此其中的氮素受到的员缘
晕分馏比叶片少袁所以细根啄员缘晕值能比叶片啄员缘晕值更好地反映土壤 晕循环的情况遥
然而袁前人在对比研究森林生态系统各组分啄员缘晕值对土壤 晕循环速率的指示作用时的研究对象多为不同
树种袁而不同树种植物体内吸收尧传输尧同化氮素等过程的同位素分馏强度具有种间差异袁这些差异加大了研
究对象的细根与叶片在氮稳定同位素上的差异遥 而本文的研究对象是处于不同林龄的同一树种袁同样也得到
细根啄员缘晕值的指示作用较强的结果遥 这可以说明在植物体内氮同位素分馏强度相同的情况下袁细根啄员缘晕值对
土壤 晕循环速率的指示作用比叶片啄员缘晕值强的特点仍能得到体现遥 这是对野细根啄员缘晕值是土壤 晕循环速率更
好的指示物冶有力的支持遥
另外袁本研究将细根分为不同序级作为研究对象后仍发现了其啄员缘晕值对土壤 晕 循环速率间的显著相关
性袁且具有随着细根序级降低袁两者的相关性越高的趋势袁这说明了序级较低的细根啄员缘晕值能更好地指示土壤
氮循环速率遥 造成这一结果的原因一方面可能因为细根在吸收氮素时袁不同序级间具有氮同位素分馏作用袁
因此序级较低的细根受到同位素分馏的影响较小遥 另一方面可能与不同序级细根的功能差异有关遥 前人的
研究发现袁细根按功能可以被分为吸收根和先锋根两类咱圆猿鄄圆源暂 袁吸收根主要起到吸收养分和水分的功能袁而先
锋根的作用往往是起到构建根系结构的作用并不具有吸收功能遥 人们认为 员尧圆级根一般为吸收根袁因此本文
的研究结果可能说明袁以吸收养分为主要功能的 员 级根啄员缘晕值能比其他序级的细根更好地反映土壤氮循环
状况遥
源援猿摇 结论
渊员冤猿年生和 源远年生林分的啄员缘晕值显著高于处于速生期的林分袁原因可能是这 圆 个林分的氮循环速率较
高袁菌根生物量较低遥 这一结果还指示出袁虽然同处森林氮饱和现象严重的中国亚热带地区袁幼林和老林的氮
饱和程度显著高于处于速生期的林分遥
渊圆冤细根啄员缘晕值对土壤氮循环速率的指示作用较强袁其中又以一级根的指示作用最强遥
致谢院野外实验得到福建省南平市峡阳国有林场的支持和帮助袁特此致谢遥
参考文献渊砸藻枣藻则藻灶糟藻泽冤院
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