凋落物类型和土壤湿度共同影响着后续生长的湿地植物对凋落物中氮的吸收与利用

《Plant and Soil》：Litter type and soil moisture jointly regulate the recovery of litter nitrogen in subsequently growing wetland plants

氮循环与土壤水分对湿地植物分配的影响研究。通过15N标记法，在模拟土壤水分梯度（30%-100%田间持水量）下，比较了叶和细根凋落物对Carex thunbergii植物氮吸收的贡献。结果显示高水分条件下叶凋落物氮回收效率提升3.79倍，地下部分贡献显著（5.73% vs 18.23%）。氮释放与碳分解关系在叶凋落物中更强（R2=0.462）。土壤水分与根凋落物氮释放率呈线性相关，证实水分调控分解-矿化同步机制。

　　

摘要

背景与目的

凋落物中的氮（N）可以影响植物的氮营养和氮分配。然而，在氮限制的亚热带湿地生态系统中，凋落物在植物氮循环中的作用尚不明确。

方法

我们利用¹⁵N标记技术，研究了凋落物类型和土壤含水量对凋落物中氮的贡献及其被后续植物吸收的影响程度。实验在温室中进行，使用¹⁵N标记的莎草优势种的叶片和细根凋落物，设置不同的土壤含水量梯度（分别为田间持水量的30%、60%和100%），以模拟自然环境中的水分变化。

结果

从低土壤含水量处理到高土壤含水量处理，C. thunbergii>在根系和叶凋落物中的生物量分别增加了3.04倍和2.67倍。在土壤含水量梯度范围内，根系凋落物的作用表现为氮的固定到净氮释放（变化范围从212.4%到-35.1%），而叶凋落物的净氮释放率相似。此外，叶凋落物中碳（C）与氮（N）释放之间的正相关关系更强（R² = 0.462），而细根凋落物中这一关系较弱（R² = 0.383）。总体而言，地上组织的氮回收速率是地下组织的2.06倍，其中叶凋落物的贡献率（18.23%）高于根系凋落物（5.73%）。相对而言，湿润的土壤条件促进了后续植物对凋落物中氮的吸收，尤其是在高土壤含水量处理下，整个植物体内的¹⁵N回收量增加了3.79倍。地上和地下¹⁵N的回收量仅与根系凋落物的氮释放速率呈线性相关，这可能是由于凋落物的分解和矿化过程与随后生长植物的氮需求同步进行的。因此，较高的土壤含水量不仅增加了凋落物中氮的回收量，还促进了后续植物的生长。

结论

总体而言，我们发现土壤含水量和凋落物类型显著影响了所研究土壤-植物系统中凋落物氮的分配。考虑到在根系生物量上的大量投资，地下凋落物对后续生长植物的氮供应起到了重要作用。本研究有助于预测河岸湿地系统中凋落物中氮的总量及其归趋。