Nitrogen and phosphorus cycling in an ombrotrophic peatland: a benchmark for assessing change
Nitrogen and phosphorus cycling in an ombrotrophic peatland: a benchmark for assessing change
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营养泥炭地的氮磷循环：评估变化的基准
DOI：
10.1007/s11104-021-05065-x
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发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
4.9
通讯作者：
Kolka, Randy K.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Salmon, Verity G.;Brice, Deanne J.;Bridgham, Scott;Childs, Joanne;Graham, Jake;Griffiths, Natalie A.;Hofmockel, Kirsten;Iversen, Colleen M.;Jicha, Terri M.;Kolka, Randy K.
目的缓慢的分解和与地下水的隔离意味着雨养泥炭地储存了大量的土壤碳（C），但氮（N）和磷（P）的可用性较低。为了更好地了解这些限制性的营养物质发挥的作用，在确定泥炭地生态系统的碳平衡，我们编制了全面的N和P预算的森林沼泽在北方明尼苏达州，美国。MethodsN和P内植物，土壤和水进行了量化的基础上实地测量。由此产生的经验数据集，然后比较现代的，从泥炭地陆地表面版本的能量亿级地球系统模型（ELM-SPRUCE）的模拟结果显示，N积累在生态系统中的0.2 ± 0.1 g N m-2 year-1，但每年的P输入到这个生态系统平衡的损失。生物量化学计量表明，植物功能类型不同，在N与P限制，树木表现出较强的N限制比杜鹃灌木或泥炭藓。高生物量和生产力ofSphagnum的结果在苔藓层存储和循环的植物N和P的大比例。比较我们的ecologically得出的营养预算ELM-SPRUCE显示，该模型捕捉N循环内占主导地位的植物功能typeswell.ConclusionsThe营养预算和化学计量作为一个基线，量化泥炭地生态系统的营养循环响应观测和模拟的气候变化。我们的分析提高了我们对营养有限的泥炭地内的N和P动态的理解，并代表了朝着改善到21世纪的C-循环预测迈出的关键一步。
AimsSlow decomposition and isolation from groundwater mean that ombrotrophic peatlands store a large amount of soil carbon (C) but have low availability of nitrogen (N) and phosphorus (P). To better understand the role these limiting nutrients play in determining the C balance of peatland ecosystems, we compile comprehensive N and P budgets for a forested bog in northern Minnesota, USA.MethodsN and P within plants, soils, and water are quantified based on field measurements. The resulting empirical dataset are then compared to modern-day, site-level simulations from the peatland land surface version of the Energy Exascale Earth System Model (ELM-SPRUCE).ResultsOur results reveal N is accumulating in the ecosystem at 0.2 ± 0.1 g N m−2year−1but annual P inputs to this ecosystem are balanced by losses. Biomass stoichiometry indicates that plant functional types differ in N versus P limitation, with trees exhibiting a stronger N limitation than ericaceous shrubs orSphagnummoss. High biomass and productivity ofSphagnumresults in the moss layer storing and cycling a large proportion of plant N and P. Comparing our empirically-derived nutrient budgets to ELM-SPRUCE shows the model captures N cycling within dominant plant functional types well.ConclusionsThe nutrient budgets and stoichiometry presented serve as a baseline for quantifying the nutrient cycling response of peatland ecosystems to both observed and simulated climate change. Our analysis improves our understanding of N and P dynamics within nutrient-limited peatlands and represents a crucial step toward improving C-cycle projections into the twenty-first century.
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