亚热带森林中沿沉积梯度变化的季节性氮转化动态的同位素限制

《Environmental Science & Technology》：Isotopic Constraints on Seasonal Nitrogen Transformation Dynamics along a Deposition Gradient in Subtropical Forests

　　氮饱和亚热带森林的氮循环响应及机制研究。通过整合多同位素与新型同位素质量平衡模型，揭示氮饱和林存在强烈季节性反硝化脉冲，其峰值达111 kg N ha?1 yr?1，远超氮限制林。主要机制包括异养硝化作用增强、土壤间歇性缺氧及高温环境促进反硝化作用。该研究完善了湿润亚热带氮饱和框架，强调季节性激活的厌氧路径对区域氮循环和全球模型的重要性。

　　

在长期大气沉降作用下，亚热带森林生态系统向氮（N）饱和状态发展的过程尚未得到充分量化，这质疑了源自温带地区的氮饱和理论框架的普遍适用性。在此研究中，我们结合多同位素技术和一种新型的同位素质量平衡模型，分析了七个亚热带森林中氮转化途径的响应情况，这些森林位于自然氮沉降梯度范围内（15.6–77.9公斤氮/公顷·年）。研究结果表明，在亚热带森林中，通过异养硝化作用和微生物吸收实现了显著的有机氮与矿物氮之间的交换。关键在于，氮饱和区域在季风季节表现出强烈的反硝化作用（29.0–111公斤氮/公顷·年），去除了超过96%的沉积氮，其反硝化速率是氮限制区域的44倍。这种季节性脉冲现象与异养硝化作用产生的高浓度硝酸盐（NO??）、降雨集中期间的短暂土壤缺氧状态以及温度升高有关。这些发现提供了新的机制见解，揭示了有机氮与矿物氮之间的耦合交换过程以及出乎意料的强烈季节性反硝化现象，并进一步完善了潮湿亚热带生态系统的氮饱和理论框架。研究强调了季节性激活的厌氧途径的重要作用（这一作用此前被低估），同时指出将这些对气候敏感的气态氮损失过程纳入区域和全球氮循环模型中的必要性。