【摘要】：氮沉降增加已成為全球變化的重要現(xiàn)象之一,已經(jīng)并將繼續(xù)對森林生態(tài)系統(tǒng)土壤碳平衡產(chǎn)生重要影響。大氣氮沉降主要形式為有機氮和無機氮兩種。其中,有機氮能夠占到氮沉降量的30%,然而目前的模擬氮沉降研究幾乎都忽略了有機氮組分。由于大氣氮沉降中的有機氮組分其本身含有碳源,所以即使添加等量的有機氮和無機氮,可能也會對森林土壤碳平衡產(chǎn)生不同的影響強度和方向。所以僅僅通過添加無機氮,而忽略有機氮,可能不能全面的評估氮沉降對森林土壤碳收支的影響。本研究以東北典型造林樹種興安落葉松為研究對象,2014年5月至2016年10月,對帽兒山地區(qū)落葉松人工林進行了不同形式氮添加實驗。設(shè)置了 1個對照,5個氮處理,分別為:N1(即對照,無機氮:有機氮=0:0)處理,N2(無機氮:有機氮=10:0),N3(無機氮:有機氮=7:3),N4(無機氮:有機氮=5:5),N5(無機氮:有機氮=3:7)和N6(無機氮:有機氮=0:10)處理,每個處理設(shè)置3個重復(fù)樣地。每種氮添加處理所施加的氮濃度均為為10 g N·m-2 y-1,無機氮氮源為硝酸銨,有機氮氮源為尿素(45%)、甘氨酸(40%)與丙氨酸(15%)混合。研究了不同形式氮添加對落葉松林土壤關(guān)鍵碳過程(土壤呼吸及其組分、凋落物分解、細根產(chǎn)量和周轉(zhuǎn)、土壤酶活性、土壤活性有機碳庫及碳固持等)以及碳轉(zhuǎn)移(活性碳與穩(wěn)定性碳)的影響,研究結(jié)果表明:(1)2011年、2014年及2015年帽兒山地區(qū)大氣氮沉降量的平均值為21.97 kg N hm-2,其中通常被國內(nèi)外研究所忽略的有機氮能夠占到該地區(qū)大氣氮濕沉降的29%左右,接近于全球尺度有機氮占大氣總氮沉降的比例。(2)早期不同形式氮添加實驗(2014年)結(jié)果表明,不同形式氮添加均提高了落葉松林土壤呼吸速率和土壤表面CO2年通量(P0.05)。且隨著有機氮比例的增加,促進作用逐漸增強(P0.05)。(3)后期不同形式氮添加實驗(2015和2016年)結(jié)果表明,無機氮添加抑制了土壤呼吸速率,而隨著有機氮比例的增加,對土壤呼吸速率的影響由抑制作用轉(zhuǎn)變?yōu)榱舜龠M作用(P0.05)。通過壕溝法對土壤呼吸組分進行了分離測定,研究結(jié)果揭示后期不同形式氮添加對土壤呼吸速率造成的差異主要來源于異養(yǎng)呼吸的貢獻。(4)不同形式氮添加處理對葉子的分解速率產(chǎn)生了不同的影響方式。無機氮添加顯著降低了葉子的分解速率(P0.05),隨著有機氮比例的增加,不同形式氮添加處理對分解速率的影響由抑制變?yōu)榇龠M作用(P0.05)。(5)不同形式氮添加對落葉松[1+2]級根和[3+4]級根的影響不同,而這種差異主要是由于不同根序細根的碳源質(zhì)量造成的。即無論何種形式的氮添加處理對直徑較細的[1+2]級根的分解速率均無影響(P0.05)。而無機氮添加顯著抑制了[3+4]級根的分解速率(P0.05),有機氮顯著促進了[3+4]級根的分解速率(P0.05)。(6)無機氮添加顯著降低了細根生物量,且隨著有機氮比例增加,不同形式氮添加對細根生物量的抑制作用逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榇龠M作用。平衡轉(zhuǎn)移法和內(nèi)生長法結(jié)果均表明無機氮添加顯著降低了細根產(chǎn)量和周轉(zhuǎn)率,有機氮提高了細根產(chǎn)量和周轉(zhuǎn)率。同時,對菌根侵染率的研究結(jié)果表明,無機氮添加顯著降低了一級根的菌根侵染率,而有機氮添加卻增加了侵染率。(7)經(jīng)過連續(xù)3年的氮添加實驗,不同形式氮均增加了蔗糖酶、纖維素酶、酸性磷酸酶和脲酶活性(P0.01),而對多酚氧化酶和過氧化物酶活性的影響因無機氮和有機氮比例不同而存在差異。無機氮添加抑制了多酚氧化酶和過氧化物酶活性,有機氮添加促進了多酚氧化酶和過氧化物酶活性。(8)無機氮添加均顯著降低了微生物量碳和易氧化碳含量(P0.05),隨著有機氮比例的增加,抑制作用逐漸轉(zhuǎn)化為了促進作用。然而,不同形式氮添加處理提高了土壤可浸提溶解性有機碳含量。綜合分析,本研究結(jié)果主要強調(diào)了研究模擬氮沉降對森林土壤碳循環(huán)過程影響的同時,應(yīng)考慮大氣氮沉降組分中有機氮所占比例對研究結(jié)論的影響。若忽視有機氮成分,可能會高估大氣氮沉降對溫帶森林土壤碳庫的貯存作用。
【圖文】：

機氮：有機氮＝３：７）和Ｎ６邋（無機氮：有機氮＝０：１０）處理。逡逑每個生長季內(nèi)，不同形態(tài)氮添加水平下土壤含水率（０－１０邋ｃｍ）差異不顯著＞逡逑０．０５），土壤含水率的季節(jié)變化基本一致（圖３－２）。但不同生長季內(nèi)，土壤含水率最大逡逑值出現(xiàn)的時間不一致，２０１４年和２０１５年土壤含水率最大值均出現(xiàn)在８月份，而２０１５年逡逑的土壤含水率出現(xiàn)在５月份。利用測得的土壤呼吸速率數(shù)據(jù)與土壤含水率進行多種線性逡逑和非線性模型擬合，擬合結(jié)果表明土壤含水率對土壤呼吸速率影響不顯著（７＾＞邋０．０５）。逡逑３．２．４不同形態(tài)氮添加對落葉松林土壤呼吸的影響逡逑落葉松人工林土壤呼吸速率對氮沉降增加的響應(yīng)因施氮時間長短，，而存在差異（表逡逑３－３）。模擬氮沉降第１年（２０１４年）

３．２．５不同形態(tài)氮添加對落葉松林土壤呼吸年通量的影響逡逑落葉松人工林生長季內(nèi)土壤表面ｃｏ２通量對不同形式氮增加的響應(yīng)與土壤平均呼吸逡逑速率的響應(yīng)一致，也因施氮時間的長短而存在差異（圖３－３）。模擬氮沉降第１年（２０１４逡逑年）
【學(xué)位授予單位】：東北林業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：S714

【參考文獻】

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本文編號：2691565