沿中国东部南北样带天然林生态系统水分利用效率和氮素利用效率的驱动因素和模式外文翻译资料

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毕业论文

英文翻译

原文标题 Patterns and driving factors of WUE and NUE in natural forest ecosystems along the North-South Transect of Eastern China

译文标题 沿中国东部南北样带天然林生态系统水分利用效率和氮素利用效率的驱动因素和模式

学生姓名 张旭 学号 20131302025

专业年级 应用气象学

指导教师 施婷婷

二Ｏ一七 年 四 月 二十八 日

沿中国东部南北样带天然林生态系统水分利用效率和氮素利用效率的驱动因素和模式

SHENG Wenping1,2, REN Shujie¹, ^*YU Guirui¹, FANG Huajun¹,

JIANG Chunming³, ZHANG Mi1,2

1. Key Laboratory of Ecosystem Network Observation and Modeling, Synthesis Research Center of Chinese Ecosystem Research Network, Institute of Geographic Sciences and Natural Resources Research, CAS, Beijing 100101, China;
2. Graduate University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100094, China;
3. Institute of Applied Ecology, CAS, Shenyang 110016, China

Abstract: From July 2008 to August 2008, 72 leaf sam

摘要：从2008年七月到2008年八月，完成从北到南沿南北样带的中国东部自然森林生态系统的22个物种81种土壤样本的72个植物样品的收集。基于这些样本，我们研究了植物的水分利用效率（WUE）的地理分布格局和氮素利用效率（NUE），并分析了他们的关系与环境因子的关系。蔬菜水分利用效率和氮素利用效率是通过前期叶片13C、C／N的测量计算优势种，结果分别表明：（1）蔬菜水分利用效率，从2.13到28.67毫克C Gminus;1 H2O，呈线性增加，从南到北，在具有代表性的森林生态系统沿南北样带，而蔬菜氮肥利用率呈相反的趋势，由北到南越来越多，从12.92到29.60克C Gminus;1 N（2）植物WUE和NUE主要受气候驱动，土壤养分因子显著影响。基于多个逐步回归分析、年平均温度、土壤磷素浓度和土壤NIT罗根浓度对水分利用效率变化的响应（P＜0.001）75.5%。同时，年平均降水量和土壤中的磷的浓度变化可以解释65.7%的蔬菜氮肥利用率的变化（P lt; 0.001）。此外，植物水分利用效率和氮素利用效率也会严重影响大气氮沉降的生态系统氮饱和。（3）有一个显着的权衡关系在典型的森林生态系统沿NSTEC吐温植物水分利用效率和氮素利用效率（P＜0.001），说明在自然森林生态系统植被沿NST资源利用的均衡策略EC。这项研究表明，全球变化会影响森林生态系统的资源利用效率。然而，植被可以适应这些变化，提高使用效率的短缺重新减少相对充足的源。但极端的影响，如重金属镍氮沉积，会打破这种平衡机制，给生态系统的生物化学循环一个突发性的干扰。

关键词：水分利用效率（WUE）；氮利用效率（NUE）；13C；C / N；南北样带中国东部（NSTEC）

1 介绍

发生在陆地生态系统的结构和功能会是什么样的？由于大气CO2浓度升高（IPCC，2007），温度升高，改变了前期降水模式或上升的大气氮沉降，一直是一个热点问题，在全球变化的背景下。碳循环研究是影响碳循环的关键是陆地生态系统生物地球化学循环的全球变化及其适应。水和陆地生态系统碳循环的养分供应限制而带来的不确定性TY减缓陆地生态系统对气候变化的影响。水和镍的高效利用氮是植物生长的关键，生存和健康，水分利用效率（WUE）效率和氮素利用效率（NUE）为更好地在环境资源和周期有限的关系中提供有用的碳、水、氮特性指标。陆地样带是陆地生态系统的研究来了解一个合适的平台系统将对全球变化响应的时空替代法（吴等，2010，周等人，2002）。检查的时空变化在大断面WUE虐有用的预测全球变化对碳，水和氮循环的影响，并评估其平衡的陆地生态系统的干扰。此外，这样的检测结果消除利益形成有效的土地管理策略与实施。许多控制实验研究试图提高我们对水和氮的认识条件对水分利用效率和氮素利用效率的影响，但很少有报道记录的空间变化在中国森林生态系统的WUE和NUE。因为机制提高植物生长和资源限制下的生存机会可能招致的成本降低的生长或生存的条件下，水分利用效率和氮素利用效率的变化可能没有在对照试验中沿大断面的结果相同。

中国东部南北样带是森林集中分布在中国地区，和跨度范围广泛的环境条件，包括温度、降水量、氮沉积。因此，NSTEC是研究的一个理想的地方东亚地区森林生态系统碳、氮、水循环。在这项研究中，我们选择了典型的森林生态系统。通过测定叶片13C和C / N的优势种，我们描述了模式植物水分利用效率和氮素利用效率的关系，分析了植物WUE和NUE和环境因素。本研究的目的是：（1）确定沿南北样带该植物WUE利用典型森林生态系统；（2）未覆盖的植物水分利用效率和氮素利用效率变化的驱动因素；（3）找出权衡UE和不具有显著环境梯度样带的森林生态系统。

1. 材料与方法

2.1 研究地点

NSTEC是从海南岛到中国的北部边界，从经度108–118 E纬度小于40 N，东经118–128°E纬度等于或大于40°N，包括25个省，占地约1 / 3的中国领土（图1）。贝科E对东亚季风的影响，亚洲的气候不同，在欧洲和北美洲，具有明显的纬向梯度温度和降水沿NSTEC（YU等，2008）。地带性森林生态系统沿NSTEC分布式，从北到南包括寒温带针叶林、温带混交林、暖温带落叶阔叶林，亚热带常绿阔叶林和热带季风雨林。沿南北样带，我们选择了九个研究地点研究植物水分利用效率和氮素利用效率自然生态系统。表1中描述了采样点特性。

图1：植被区划及采样点沿NSTEC

NSTEC彩色不同的颜色代表不同类型的植被

2.2 样品的采集

从2008年7月到8月，从北到南沿NSTEC采集有代表性的森林生态系统叶片和土壤样品。为了消除系统偏差，只有选择优势种为样本特征的代表性森林生态系统。三个成熟个体的每一个优势种中随机选取林分采集叶样。每棵树都是开放式的，有充分的南方阳光照射。完全成熟的叶子采样从南部的分支我的提示一棵大树下的树冠微调。收集从每个植物的一对叶片，然后组合成一个样本。

表1：取样地点特性描述

MAT：从1985到2008的平均水平年平均温度；B图：从1985到2008的年平均降水量值平均水平；C f：是从2000到2009的年度氮沉降通量D值平均值。数据来源：中国生态系统研究网络数据库（CERN）

三组（副本）的土壤剖面样品（5 - 6米分开）收集是从三深度（0 - 10，10 - 20和20 - 30厘米）。为了减少空间异质性，土壤不同深度处的一组样品从三芯收集（孔，约0.5–1cm距离）使用土壤取样器。随访IAR样品干燥至恒重的65℃。在室温下风干矿质土壤，然后过2 mm筛除去根、砾石和石头.所有样品研磨成细粉与行星轧机，并保存在玻璃器皿。植物和土壤样品在分析前24小时烘干65小时。最后，我们获得了九个自然森林生态系统72个样本的22个物种和81个土壤样品。

2.3 C、N含量和delta;13c测量

碳，具有自动同时测定氮浓度和delta;13C值，在线元素分析仪耦合到同位素比MAS的质谱,标准偏差10个重复样品＜0.4permil;。该系统测量结果delta;符号。我delta;值同位素13C表示每百万（permil;），计算如下（克雷格，1957）：

在Rsample和Rstandard的碳同位素比值（13C/12C）样品和标准中，重新进行。标准是维也纳撒尿蜂箭石。正（负）delta;delta;13C值表示根据已知的标准富集（枯竭）的重同位素进行相对轻一交流。

2.4 水分利用效率和氮素利用效率的计算

自然丰度的C3植物提供了一个在较长的时间间隔测量集成的水平衡植物的途径，良好的相关关系—叶片13C和胞间CO2浓度之间的比例关系（CI）和自由空气CO2浓度（Ca），

在13ca是自由空气的13C丰度（–8permil;），和A，B同位素分馏CO2扩散和羧化期间，分别。至于C3植物，A和B是等于4.4permil;和27permil;。

水分利用效率是光合速率（a）与蒸腾速率（E）的比值，

在GS的气孔导度，EI和EA分别是内部和外部叶肉蒸气压力。因为在测量的困难，EI和EA之间的差异被用来取代蒸汽压力赤字（VPD）。

基于公式和13C和年平均测量值的差，计算了各植物的长期水分利用效率。

NUE被定义为光合速率与叶片氮含量的比值，

其中w是生物量和植物的长期平均率可以通过叶面的C / N来估计。

2.5 统计分析

对叶面13C样本差异，C和N的浓度，水分利用效率和氮素利用效率进行了测试，采用方差分析（ANOVA）方法与图基的HSD检验进行比较。

回归分析是用来测试WUE或NUE和环境心理因素的关系，所有分析均采用SPSS软件包进行。除非统计学差异显著则另有说明，设置P值为0.05。

1. 结论

3.1 叶面13C丰度和C，N浓度

图2表明，叶面13C丰度优势物种沿NSTEC范围从–33.65到26.50permil;。叶片平均13C丰度最低热带季风雨林生态系统和最高暖温带落叶阔叶林生态系统。同时，在叶面13C丰度阔叶植物温带混交林生态系统无显著性差异常绿阔叶林生态系统（图2A）。

叶片氮浓度的主要物种沿NSTEC范围从14.80克公斤至34.73克公斤，用23.56克公斤作为平均值。在热带叶氮浓度—热带和亚热带森林生态系统显著低于温带和暖温带森林生态系统（P＜0.05）。此外，也有两个温度之间的显着差异加快森林生态系统（P＜0.05）（图2b）。

叶C浓度沿南北样带的优势种为405.96克公斤minus;1至505.63克/公斤，与462.20克千克minus;平均值1。平均叶片C浓度，（428.04克公斤minus;1）在热带森林生态系统的优势种明显低于其他森林生态系统（P＜0.05）。之间也存在明显差异亚热带森林生态系统与暖温森林生态系统（P＜0.05）（图2C）。

3.2 水分利用效率和氮素利用效率价值

植物WUE值2.13毫克C Gminus;1 H2O在热带季雨林生态系统增加至28.67毫克C Gminus;1 H2O在温度混交林生态系统，与平均值是13.39Mg C Gminus;1 H2O的大小依次为：热带雨林常绿阔叶林gt;暖温带落叶阔叶林gt;温带混交林gt;热带季风森林生态系统，其中热带季风森林生态系统蔬菜水分利用效率显著低于其他森林生态系统（P＜0.05），而蔬菜水分利用效率在温带混交林生态系统显著高于其他森林生态系统（P＜0.05）。亚热带森林生态系统与暖色调的蔬菜水分利用效率差异不显著（图3A）。

蔬菜平均效率值在森林生态系统的优势种南北样带为20.50 g C Gminus;1 N.植物NUE在热带和亚热带森林生态系统，为18.57克C Gminus;1 N 29.60 G C Gminus;1 N，显著高于TEM和温暖的温度控制森林生态系统变化（P＜0.05），其范围从12.92 G C Gminus;1 N 1 N 21.90 G C Gminus;有热带蔬菜NUE之间在亚热带森林生态系统无明显差异。然而，蔬菜氮肥利用率之间的差异在暖温森林生态系统和温度森林生态系统明显（P＜0.05）（图3B）。

3.3 WUE和NUE的纬度分布

森林生态系统蔬菜水分利用效率由南向北逐渐增加南北样带（图4A）。相反的，在纬度上升下降的森林生态系统的优势种植物NUE NUE，虽然变化的相对不明显南方的NSTEC结束（图4b）。

3.4 资源利用效率与气候因子的关系

我们比较了植物水分利用效率和氮素利用效率的响应特征，年平均温度（MAT）和年平均降水量（图）在典型的森林生态系统沿南北样带（图5）。它是表明沿NSTEC植物资源利用效率的响应是明显不同的。蔬菜水分利用效率与垫材呈负相关（P＜0.001）（图5A）反映60%以上的植物水分利用效率的变化情况。然而，蔬菜氮肥利用率呈显著正相关关系（P＜0.001）（图5b）。蔬菜水分利用效率呈线性下降增加地图，和关系显著在P＜

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