Published February 3, 2014
| Version v1
Publication
Open
Nitrogen Deposition Enhances Carbon Sequestration by Plantations in Northern China
Description
Nitrogen (N) deposition and its ecological effects on forest ecosystems have received global attention. Plantations play an important role in mitigating climate change through assimilating atmospheric CO2. However, the mechanisms by which increasing N additions affect net ecosystem production (NEP) of plantations remain poorly understood. A field experiment was initialized in May 2009, which incorporated additions of four rates of N (control (no N addition), low-N (5 g N m⁻² yr⁻¹), medium-N (10 g N m⁻² yr⁻¹), and high-N (15 g N m⁻² yr⁻¹) at the Saihanba Forestry Center, Hebei Province, northern China, a locality that contains the largest area of plantations in China. Net primary production (NPP), soil respiration, and its autotrophic and heterotrophic components were measured. Plant tissue carbon (C) and N concentrations (including foliage, litter, and fine roots), microbial biomass, microbial community composition, extracellular enzyme activities, and soil pH were also measured. N addition significantly increased NPP, which was associated with increased litter N concentrations. Autotrophic respiration (AR) increased but heterotrophic respiration (HR) decreased in the high N compared with the medium N plots, although the HR in high and medium N plots did not significantly differ from that in the control. The increased AR may derive from mycorrhizal respiration and rhizospheric microbial respiration, not live root respiration, because fine root biomass and N concentrations showed no significant differences. Although the HR was significantly suppressed in the high-N plots, soil microbial biomass, composition, or activity of extracellular enzymes were not significantly changed. Reduced pH with fertilization also could not explain the pattern of HR. The reduction of HR may be related to altered microbial C use efficiency. NEP was significantly enhanced by N addition, from 149 to 426.6 g C m⁻² yr⁻¹. Short-term N addition may significantly enhance the role of plantations as an important C sink.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
حظي ترسب النيتروجين وآثاره البيئية على النظم الإيكولوجية للغابات باهتمام عالمي. تلعب المزارع دورًا مهمًا في التخفيف من تغير المناخ من خلال استيعاب ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي. ومع ذلك، فإن الآليات التي تؤثر بها الإضافات المتزايدة على صافي إنتاج النظام الإيكولوجي للمزارع لا تزال غير مفهومة بشكل جيد. بدأت تجربة ميدانية في مايو 2009، تضمنت إضافات لأربعة معدلات من النيتروجين (التحكم (بدون إضافة النيتروجين)، وانخفاض النيتروجين (5 جم من النيتروجين في المتر المربع في السنة)، ومتوسط النيتروجين (10 جم من النيتروجين في المتر المربع في السنة)، وارتفاع النيتروجين (15 جم من النيتروجين في المتر المربع في السنة) في مركز سايهانبا للغابات، مقاطعة خبي، شمال الصين، وهي منطقة تحتوي على أكبر مساحة من المزارع في الصين. تم قياس صافي الإنتاج الأولي (NPP)، وتنفس التربة، ومكوناته ذاتية التغذية وغير ذاتية التغذية. كما تم قياس تركيزات الكربون في الأنسجة النباتية (C) و N (بما في ذلك أوراق الشجر والقمامة والجذور الدقيقة) والكتلة الحيوية الميكروبية وتكوين المجتمع الميكروبي وأنشطة الإنزيمات خارج الخلية ودرجة حموضة التربة. بالإضافة إلى ذلك، زاد صافي الإنتاجية الأولية بشكل كبير، والذي ارتبط بزيادة تركيزات القمامة. زاد التنفس ذاتي التغذية (AR) ولكن تنفس غيري التغذية (HR) انخفض في N عالية مقارنة بمخططات N المتوسطة، على الرغم من أن HR في مخططات N عالية ومتوسطة لم تختلف اختلافًا كبيرًا عن تلك الموجودة في التحكم. قد تنبع زيادة الواقع المعزز من التنفس الفطري الجذري والتنفس الميكروبي الجذر، وليس تنفس الجذر الحي، لأن الكتلة الحيوية للجذر الناعم وتركيزات N لم تظهر أي اختلافات كبيرة. على الرغم من قمع الموارد البشرية بشكل كبير في المؤامرات عالية النيتروجين، إلا أن الكتلة الحيوية الميكروبية للتربة أو تكوينها أو نشاط الإنزيمات خارج الخلية لم تتغير بشكل كبير. كما أن انخفاض درجة الحموضة مع الإخصاب لا يمكن أن يفسر نمط الموارد البشرية. قد يكون انخفاض الموارد البشرية مرتبطًا بكفاءة الاستخدام الميكروبي المتغير C. تم تعزيز السياسة الاقتصادية الجديدة بشكل كبير من خلال إضافة N، من 149 إلى 426.6جم مكعبلكل سنة. قد تؤدي إضافة N قصيرة الأجل إلى تعزيز دور المزارع بشكل كبير كمغسلة C مهمة.Translated Description (French)
Les dépôts d'azote (N) et leurs effets écologiques sur les écosystèmes forestiers ont fait l'objet d'une attention mondiale. Les plantations jouent un rôle important dans l'atténuation du changement climatique en assimilant le CO2 atmosphérique. Cependant, les mécanismes par lesquels les ajouts croissants d'azote affectent la production écosystémique nette (NEP) des plantations restent mal compris. Une expérience sur le terrain a été initiée en mai 2009, qui a incorporé des ajouts de quatre taux de N (témoin (pas d'ajout de N), de N faible (5 g N m⁻² an⁻¹), de N moyen (10 g N m⁻² an⁻¹) et de N élevé (15 g N m⁻² an⁻¹) au Centre forestier de Saihanba, province du Hebei, dans le nord de la Chine, une localité qui contient la plus grande superficie de plantations en Chine. La production primaire nette (PPN), la respiration du sol et ses composantes autotrophes et hétérotrophes ont été mesurées. Les concentrations de carbone (C) et d'azote dans les tissus végétaux (y compris le feuillage, la litière et les racines fines), la biomasse microbienne, la composition de la communauté microbienne, les activités enzymatiques extracellulaires et le pH du sol ont également été mesurés. L'ajout d'azote augmentait significativement la NPP, ce qui était associé à une augmentation des concentrations d'azote dans la litière. La respiration autotrophique (RA) a augmenté mais la respiration hétérotrophique (RR) a diminué dans les placettes à N élevé par rapport aux placettes à N moyen, bien que le RR dans les placettes à N élevé et moyen ne diffère pas significativement de celui du témoin. L'augmentation de la RA peut provenir de la respiration mycorhizienne et de la respiration microbienne rhizosphérique, et non de la respiration des racines vivantes, car la biomasse des racines fines et les concentrations d'azote ne présentaient aucune différence significative. Bien que le HR ait été significativement supprimé dans les placettes à N élevé, la biomasse microbienne du sol, la composition ou l'activité des enzymes extracellulaires n'ont pas été significativement modifiées. La réduction du pH avec la fécondation n'a pas non plus pu expliquer le modèle de HR. La réduction du HR peut être liée à une altération de l'efficacité de l'utilisation du C microbien. La NEP a été significativement améliorée par l'addition de N, passant de 149 à 426,6 g C m⁻² an⁻¹. L'ajout d'azote à court terme peut renforcer considérablement le rôle des plantations en tant que puits de carbone important.Translated Description (Spanish)
La deposición de nitrógeno (N) y sus efectos ecológicos en los ecosistemas forestales han recibido atención mundial. Las plantaciones desempeñan un papel importante en la mitigación del cambio climático mediante la asimilación del CO2 atmosférico. Sin embargo, los mecanismos por los cuales el aumento de las adiciones de N afecta la producción neta del ecosistema (NEP) de las plantaciones siguen siendo poco conocidos. Un experimento de campo se inició en mayo de 2009, que incorporó adiciones de cuatro tasas de N (control (sin adición de N), bajo N (5 g N m-2 yr-1), medio N (10 g N m-2 yr-1) y alto N (15 g N m-2 yr-1) en el Centro Forestal Saihanba, provincia de Hebei, norte de China, una localidad que contiene la mayor área de plantaciones en China. Se midió la producción primaria neta (PPN), la respiración del suelo y sus componentes autótrofos y heterótrofos. También se midieron las concentraciones de carbono (C) y N del tejido vegetal (incluido el follaje, la hojarasca y las raíces finas), la biomasa microbiana, la composición de la comunidad microbiana, las actividades enzimáticas extracelulares y el pH del suelo. La adición de N aumentó significativamente la NPP, lo que se asoció con un aumento de las concentraciones de N en la camada. La respiración autótrofa (AR) aumentó, pero la respiración heterótrofa (HR) disminuyó en las gráficas de N alto en comparación con las de N medio, aunque la HR en las gráficas de N alto y medio no difirió significativamente de la del control. El aumento de AR puede derivar de la respiración micorrízica y la respiración microbiana rizosférica, no de la respiración radicular viva, porque las concentraciones de biomasa radicular fina y N no mostraron diferencias significativas. Aunque el HR se suprimió significativamente en las parcelas de alto N, la biomasa microbiana del suelo, la composición o la actividad de las enzimas extracelulares no cambiaron significativamente. La reducción del pH con la fertilización tampoco pudo explicar el patrón de HR. La reducción de la FC puede estar relacionada con la alteración de la eficiencia del uso de C microbiana. La NEP se mejoró significativamente mediante la adición de N, de 149 a 426,6 g de C m ‐ 2 yr ‐ 1. La adición de N a corto plazo puede mejorar significativamente el papel de las plantaciones como un importante sumidero de C.Files
journal.pone.0087975&type=printable.pdf
Files
(721.8 kB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:ced648da3d1a309a2aa2838f2412d5f0
|
721.8 kB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- ترسب النيتروجين يعزز عزل الكربون عن طريق المزارع في شمال الصين
- Translated title (French)
- Les dépôts d'azote améliorent la séquestration du carbone par les plantations dans le nord de la Chine
- Translated title (Spanish)
- La deposición de nitrógeno mejora el secuestro de carbono por parte de las plantaciones en el norte de China
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W2052423822
- DOI
- 10.1371/journal.pone.0087975
References
- https://openalex.org/W1685833191
- https://openalex.org/W1760219780
- https://openalex.org/W1912906396
- https://openalex.org/W1935089707
- https://openalex.org/W1943630578
- https://openalex.org/W1964043693
- https://openalex.org/W1967769324
- https://openalex.org/W1968270907
- https://openalex.org/W1968688546
- https://openalex.org/W1970902140
- https://openalex.org/W1979430424
- https://openalex.org/W1992915840
- https://openalex.org/W2002938049
- https://openalex.org/W2004256739
- https://openalex.org/W2008225934
- https://openalex.org/W2009163215
- https://openalex.org/W2016056724
- https://openalex.org/W2016681353
- https://openalex.org/W2017827135
- https://openalex.org/W2018510764
- https://openalex.org/W2018598475
- https://openalex.org/W2022224360
- https://openalex.org/W2025016118
- https://openalex.org/W2029117939
- https://openalex.org/W2036578831
- https://openalex.org/W2044200233
- https://openalex.org/W2046471842
- https://openalex.org/W2047744778
- https://openalex.org/W2047933096
- https://openalex.org/W2048732522
- https://openalex.org/W2050627025
- https://openalex.org/W2061936519
- https://openalex.org/W2063292842
- https://openalex.org/W2064672358
- https://openalex.org/W2066031640
- https://openalex.org/W2072988779
- https://openalex.org/W2076283789
- https://openalex.org/W2078067297
- https://openalex.org/W2079415666
- https://openalex.org/W2081154852
- https://openalex.org/W2084496379
- https://openalex.org/W2086315738
- https://openalex.org/W2094838139
- https://openalex.org/W2096371469
- https://openalex.org/W2098572525
- https://openalex.org/W2100942741
- https://openalex.org/W2103036991
- https://openalex.org/W2109280007
- https://openalex.org/W2110224558
- https://openalex.org/W2110948619
- https://openalex.org/W2115541249
- https://openalex.org/W2118191868
- https://openalex.org/W2121176608
- https://openalex.org/W2121972429
- https://openalex.org/W2131386567
- https://openalex.org/W2131927212
- https://openalex.org/W2132157305
- https://openalex.org/W2132232872
- https://openalex.org/W2132587174
- https://openalex.org/W2132697183
- https://openalex.org/W2135771209
- https://openalex.org/W2137109668
- https://openalex.org/W2141643737
- https://openalex.org/W2146323422
- https://openalex.org/W2151362728
- https://openalex.org/W2151730107
- https://openalex.org/W2152405429
- https://openalex.org/W2157892680
- https://openalex.org/W2157892845
- https://openalex.org/W2157994386
- https://openalex.org/W2169113948
- https://openalex.org/W2169176574
- https://openalex.org/W2169404200
- https://openalex.org/W2329301263