基于非维管植物校检的维管植物δ15N及其对大气N溯源研究

N溯源研究是N循环及其对森林生态系统影响研究的重要内容之一。本项目基于维管植物复杂生命过程可能引起N同位素分馏，导致δ15N值部分掩盖指示信息真实性的质疑,利用非维管和维管植物生理生态特性的差异，选择华南广泛分布的维管植物（马尾松）和树生非维管植物(悬藓),通过比较相同生境下两类植物δ15N值在种内的异质性和种间的差异性，阐明维管植物在N吸收和同化过程中是否存在同位素分馏效应；结合大气N沉降物和土壤无机N同位素特征，构建利用非维管植物δ15N值校正和检验维管植物δ15N的参数模型,提升维管植物δ15N在N溯源研究中的准确度；在此基础上,运用稳定同位素树木年代学原理和方法,通过长时间序列（80年）的维管植物树轮δ15N数据，揭示区域性大气N的主要来源及其历史变迁规律，延伸大气N溯源研究的时间尺度。本项目有望丰富N稳定同位素生态学的理论基础，拓展N沉降生物地化监测的技术手段。

N在森林生态系统的生物地球化学循环中起重要作用。人为排放引发的大气N沉降升高给自然生态系统健康带来严重威胁。开展森林生态系统N溯源研究，对了解森林生态系统N循环具有重要意义。. 本项目选择华南地区分布广泛的非维管植物悬藓、葫芦藓和维管植物马尾松，通过测定鼎湖山气溶胶、非维管植物根部土壤不同形态N（全N、硝态N和氨态N）同位素比值，对照非维管、维管植物叶片和枝条δ15N值，揭示了两类植物叶片δ15N值与大气、土壤δ15N值的差异性及其对大气N来源指示的特异性，基于稳定同位素树木年代学方法，以维管植物树轮δ15N值反演了鼎湖山大气N沉降的源变迁。.结果表明：.1..鼎湖山N沉降中以氨态N为主，硝态N主要来自固定排放源；.2..N沉降中硝态N-δ15N值显著低于氨态N-δ15N值，干季大气N沉降氨态N-δ15N值显著高于湿季，湿季大气N沉降硝态N-δ15N值显著高于干季；.3..非维管植物根部土壤总N和氨态N-δ15N值显著高于硝态N-δ15N值，说明土壤δ15N值主要由氨态N-δ15N值决定；非维管植物N含量并非完全由土壤总N决定，大气N沉降可能是非维管植物N主要来源；.4..相同生境下非维管植物叶片δ15N值显著低于维管植物针叶δ15N值，揭示非维管植物与维管植物可能存在着不同N来源；.5..非维管植物叶片δ15N值与维管植物叶片和枝条δ15N值均不存在显著的相关性，揭示相同生境下非维管植物与维管植物叶片δ15N值在指示植物可利用性N来源方面存在特异性；非维管植物δ15N值能有效反映鼎湖山大气中农业氨源，其叶片δ15N值能指示N大气来源； .6..维管植物树轮δ15N值径向变化格局存在个体间和树种间的差异，树龄是影响树轮N同位素比值差异的主要贡献因子; 在利用树轮δ15N指示大气N源历史变化时，增加树轮样本数量能减少因树种和树龄对树轮同位素比值特异性的影响；.7..马尾松枝条和针叶δ15N值存在显著正相关性，表明马尾松针叶N同位素比值所指示的大气N源信息也能记录在当年生木质部中。这种相关性是利用马尾松树轮δ15N值追踪大气N来源的理论基础；.8..鼎湖山大气N源历史变化：1940-1960年，以氨态N为主；1960-1980年，氨态N和硝态N比例相当；1980年以后，硝态N沉降不断增加。