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青藏高原草地生态系统对水土保持、区域和全球气候以及C固存等方面具有重要意义。自20世纪90年代以来,气候变化和过度放牧导致青藏高原约70%的草地发生了不同程度的退化,这将对高寒草地的C、N循环产生重要影响。稳定同位素(δ13C和δ15N)被广泛用于研究调节生态系统C和N过程的生物地球化学机制。然而目前,学界对青藏高原高寒草地δ13C和δ15N对草地退化的响应知之甚少,这不利于全面了解退化引起的C和N循环变化。
基于此,中国科学院西北生态环境资源研究院科研人员于2014年7月至9月对青藏高原不同退化程度下高寒草地植被及土壤稳定C和N同位素、土壤性质和植物群落组成进行了调查和分析,结果显示,植被和土壤δ13C和δ15N随退化程度的加剧而增加。进一步研究发现,杂类草植物的植被和土壤δ13C高于禾本科和莎草科植物,退化后杂类草比例增加是植被和土壤δ13C增加的主要原因;杂类草植物的C/N比低于禾本科和莎草科植物,退化后杂类草比例增加使植物凋落物C/N比降低,微生物活性和氮素有效性提高,从而增加了土壤矿化,增加了土壤中的无机氮(NH4+和NO3-),退化后杂类草比例增加使土壤有机质C/N比降低是植被和土壤δ15N增加的主要原因。δ15N表明,随着退化加剧,植物可利用N主要来源于土壤微生物对大气的N固定,;在未退化和中度退化退化之前,植物可利用的N则主要来源于有机质的矿化。
相关研究成果以Plant community changes determine the vegetation and soil δ13C and δ15N enrichment in degraded alpine grassland为题,发表在Land Degradation & Development上。西北研究院博士生李成阳为论文第一作者,副研究员彭飞为论文通讯作者。研究工作得到第二次青藏高原综合科学考察研究、国家自然科学基金项目、中科院青年创新促进会等的资助。
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