新碳在大气-植物-土壤系统中的分配机制-应用同位素脉冲标记技术

光合作用产生的新碳在各个碳库的分配直接影响大气-植物-土壤系统的碳交换量和生态系统碳固存，但是此类研究在森林生态系统中还很少见。本研究以我国东北地区长白山温带森林典型树种红松和蒙古栎为研究对象，采用脉冲同位素标记技术，研究光合作用产生的新碳的分配：新碳用于呼吸作用和植物组织结构的比例、新碳在植物根、茎、叶中的分配和他们的驻留时间，以及新碳根呼吸在土壤呼吸中的比例。通过这些研究，我们可以对光合作用产生的新碳在大气-植物-土壤系统中的分配进行全面的了解，从而了解新碳老碳之间的相互作用机制，更准确地估算森林碳循环各个过程的通量和周转速率，为更好地建立森林碳循环过程模型提供依据。

光合作用产生的新碳在各个碳库的分配直接影响大气–植物–土壤系统的碳交换量和生态系统碳固存，但是此类研究在森林生态系统中还很少见。本项目以我国东北地区长白山温带森林典型树种红松和白桦为研究对象，采用脉冲同位素标记技术，研究光合作用产生的新碳的分配。结果发现，白桦的叶片呼吸（示踪期间的均值为1.33 µmol m–2 s–1）和土壤呼吸（距离树干20 cm和50 cm的均值为5.76 µmol m–2 s–1）分别比红松（分别为0.58 µmol m–2 s–1和3.46 µmol m–2 s–1）高128.8%和66.5%。标记后第27天，白桦中66.0–78.6%的新碳分配到了土壤呼吸，而红松中89.7–95.1%的新碳分配到了叶片呼吸。相应地，更多的新碳分配到白桦的根系和土壤中，而红松中则绝大部分仍留存在叶片和枝条中，与新碳在两树种呼吸中的分配规律相一致。新碳在白桦中的周转速率更高，而红松较小的碳周转速率也导致其土壤碳的长期积累。因此，红松和白桦不仅各碳库（叶片、枝条、根系和土壤）的碳储量和呼吸速率（叶片和土壤）明显不同，新碳在两树种大气-植物-土壤系统中的周转和分配也存在差异。此结果表明以白桦为主的次生林到以红松为主的原始林的转化过程中，碳储量的增加很可能与新碳分配机制不同有很大关系。