ABSTRACT

The responses of forest production and nitrogen (N) utilization to belowground resource availability may be stronger in Moso bamboo forests than in woody forests because the former have higher N and water demands than the latter. The aim of this study was to clarify the different effects of mountain slope-induced belowground resource limitation on forest production between a Moso bamboo forest and a Japanese cedar forest. We compared the changes in biomass, net primary production, net primary production allocation, N utilization, N content per organ, and N use efficiency in response to soil resource availability at five different slope positions in each forest type. In the bamboo forest, the aboveground net primary production decreased upslope and the belowground net primary production allocation increased with decreasing upslope soil water availability. In contrast, leaf N content of the bamboo forest increased upslope, and N use efficiency decreased upslope with an increasing upslope soil N mineralization rate. Although a greater N use efficiency has often been reported at higher slope positions due to lower N availability, this phenomenon was observed at lower slope position in the bamboo forest. The soil N supply might exceed the soil N demand at higher slope positions, resulting in lower N use efficiency. The responses observed in the bamboo forest were absent in the Japanese cedar forest. The higher demand for belowground resources and environmental plasticity explained the higher productivity of the bamboo forest.

摘要

毛竹林中森林生产和氮（N）利用对地下资源可用性的响应可能比木本林更强，因为前者对氮和水的需求高于后者。本研究旨在阐明山坡引起的地下资源限制对毛竹林和日本雪松林之间森林生产的不同影响。我们比较了生物量、净初级生产、净初级生产分配、氮利用、每个器官的氮含量和氮利用效率的变化，以响应每种森林类型中五个不同坡位的土壤资源可用性。在竹林里，随着上坡土壤水分供应量的减少，地上净初级生产力下降，地下净初级生产力分配增加。与此相反，竹林叶片氮含量随上坡度增加而增加，氮利用效率随着上坡度土壤氮矿化率的增加而下降。尽管由于氮的可用性较低，经常在较高的斜坡位置报告更高的氮利用效率，但在竹林的较低斜坡位置观察到这种现象。在坡度较高的位置，土壤氮供应可能超过土壤氮需求，导致氮利用效率降低。在竹林中观察到的反应在日本雪松林中不存在。对地下资源和环境可塑性的更高需求解释了竹林更高的生产力。与此相反，竹林叶片氮含量随上坡度增加而增加，氮利用效率随着上坡度土壤氮矿化率的增加而下降。尽管由于氮的可用性较低，经常在较高的斜坡位置报告更高的氮利用效率，但在竹林的较低斜坡位置观察到这种现象。在坡度较高的位置，土壤氮供应可能超过土壤氮需求，导致氮利用效率降低。在竹林中观察到的反应在日本雪松林中不存在。对地下资源和环境可塑性的更高需求解释了竹林更高的生产力。与此相反，竹林叶片氮含量随上坡度增加而增加，氮利用效率随着上坡度土壤氮矿化率的增加而下降。尽管由于氮的可用性较低，经常在较高的斜坡位置报告更高的氮利用效率，但在竹林的较低斜坡位置观察到这种现象。在坡度较高的位置，土壤氮供应可能超过土壤氮需求，导致氮利用效率降低。在竹林中观察到的反应在日本雪松林中不存在。对地下资源和环境可塑性的更高需求解释了竹林更高的生产力。尽管由于氮的可用性较低，经常在较高的斜坡位置报告更高的氮利用效率，但在竹林的较低斜坡位置观察到这种现象。在坡度较高的位置，土壤氮供应可能超过土壤氮需求，导致氮利用效率降低。在竹林中观察到的反应在日本雪松林中不存在。对地下资源和环境可塑性的更高需求解释了竹林更高的生产力。尽管由于氮的可用性较低，经常在较高的斜坡位置报告更高的氮利用效率，但在竹林的较低斜坡位置观察到这种现象。在坡度较高的位置，土壤氮供应可能超过土壤氮需求，导致氮利用效率降低。在竹林中观察到的反应在日本雪松林中不存在。对地下资源和环境可塑性的更高需求解释了竹林更高的生产力。在竹林中观察到的反应在日本雪松林中不存在。对地下资源和环境可塑性的更高需求解释了竹林更高的生产力。在竹林中观察到的反应在日本雪松林中不存在。对地下资源和环境可塑性的更高需求解释了竹林更高的生产力。