草地植被碳氮同位素组成空间格局及其对环境变化的响应

Plant δ13C and δ15N can comprehensively reflect the characteristics of carbon and nitrogen cycling, and they can provide useful information for understanding carbon and nitrogen cycling of ecosystems, which have become powerful tools for researching global change. The China Grassland Transect (CGT) traverses most types of climate and grassland communities in China. Thus it provides an ideal scientific resource for investigating changes of plant δ13C and δ15N in response to the driving factors of global climate change. Using the CGT as a research platform, the spatial variation characteristics of foliar δ13C and δ15N and their responses to climate factors, soil factors and grazing intensity were analyzed at species and community levels. This study is helpful in understanding the effect of climate change on carbon and nitrogen cycling, and can provide the scientific basis for understanding and predicting evolutionary and developmental trends of grassland ecosystems under the influence of climate change, and also provide Valuable knowledge for scientific utilization of grassland resources and improving the grassland ecosystem service function.

植物碳氮同位素组成（δ13C和δ15N）在一定的时间和空间上能够综合反映碳氮循环特征，为理解生态系统中的碳氮循环提供有用信息，已经成为研究全球变化的有力工具。中国草地样带涵盖了中国大部分的草地和气候类型，为研究草地生态系统植物δ13C、δ15N随全球变化驱动因素的梯度变化提供了理想的研究场所。本研究以中国草地样带为研究平台，分别在物种与群落水平分析植物δ13C和δ15N的空间变异特征及其对气候、土壤因子以及放牧强度的响应。这有助于深入理解全球气候变化对草地生态系统碳、氮循环的影响，并为科学的认识和预测气候变化条件下草地生态系统的演化和发展趋势提供科学依据，同时也为科学利用草地资源、提高草地生态系统服务功能提供有价值的知识。

碳氮同位素组成（δ13C和δ15N）在一定的时间和空间上能够综合反映碳氮循环特征，为理解生态系统中的碳氮循环提供有用信息。探明δ13C、δ15N的空间变异特征及其对环境因子和放牧的响应规律有助于深入理解全球气候变化和人类活动对草地生态系统碳、氮循环的影响，并为准确的认识和预测气候变化条件下草地生态系统的演化和发展趋势以及合理利用草地资源提供科学依据。本研究以中国草地样带为研究平台，分析δ13C和δ15N的特征和格局及其对气候、土壤因子以及放牧强度的响应。研究发现：群落水平植物叶片δ13C、δ15N变异系数低于物种水平；内蒙古地区植物叶片δ15N显著高于青藏高原；不同生活型植物叶片δ13C差异显著，但在不同区域表现不同，内蒙古地区，草本植物叶片δ13C低于灌木，青藏高原情况相反。在青藏高原，大气压强是影响植物叶片δ13C和δ15N的主控因子。在内蒙古地区，降水是影响物种水平叶片δ13C的主控因子，而温度是影响群落水平植被δ13C的主控因子；与土壤δ13C相比，土壤δ13C和植被δ13C间的差异（△δ13C）能够更加准确的反应土壤碳循环信息，其主要是受土壤C:N的影响；植被δ15N的主控因子是降水，而土壤δ15N的主控因子是温度。土壤δ13C和δ15N分别显著高于植被δ13C和δ15N，土壤和植被δ13C以及土壤和植被δ15N分别显著正相关。物种水平，放牧使植物δ13C增大，而群落水平，放牧使植被δ13C减小，放牧对土壤δ13C没有显著影响，但是使△δ13C增大，这表明放牧促进了土壤碳循环。放牧使土壤δ15N降低，而使植物δ15N增大，这表明放牧对植物δ15N的影响与放牧对土壤氮代谢的影响无关，而是通过影响植物的氮利用策略和植被的物种组成。δ13C和δ15N存在相关关系，但是在不同区域关系不同，在青藏高原呈负相关关系，在内蒙古呈负相关关系，这表明碳氮循环是相关联的。