【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(duì)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(jī)氮和無機(jī)氮兩種。其中,有機(jī)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(jī)氮組分。由于大氣氮沉降中的有機(jī)氮組分其本身含有碳源,所以即使添加等量的有機(jī)氮和無機(jī)氮,可能也會(huì)對(duì)森林土壤碳平衡產(chǎn)生不同的影響強(qiáng)度和方向。所以僅僅通過添加無機(jī)氮,而忽略有機(jī)氮,可能不能全面的評(píng)估氮沉降對(duì)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(duì)象,2014年5月至2016年10月,對(duì)帽兒山地區(qū)落葉松人工林進(jìn)行了不同形式氮添加實(shí)驗(yàn)。設(shè)置了 1個(gè)對(duì)照,5個(gè)氮處理,分別為:N1(即對(duì)照,無機(jī)氮:有機(jī)氮=0:0)處理,N2(無機(jī)氮:有機(jī)氮=10:0),N3(無機(jī)氮:有機(jī)氮=7:3),N4(無機(jī)氮:有機(jī)氮=5:5),N5(無機(jī)氮:有機(jī)氮=3:7)和N6(無機(jī)氮:有機(jī)氮=0:10)處理,每個(gè)處理設(shè)置3個(gè)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(jī)氮氮源為硝酸銨,有機(jī)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(duì)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(xì)根產(chǎn)量和周轉(zhuǎn)、土壤酶活性、土壤活性有機(jī)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(jī)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(jī)氮占大氣總氮沉降的比例。(2)早期不同形式氮添加實(shí)驗(yàn)(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(jī)氮比例的增加,促進(jìn)作用逐漸增強(qiáng)(P0.05)。(3)后期不同形式氮添加實(shí)驗(yàn)(2015和2016年)結(jié)果表明,無機(jī)氮添加抑制了土壤呼吸速率,而隨著有機(jī)氮比例的增加,對(duì)土壤呼吸速率的影響由抑制作用轉(zhuǎn)變?yōu)榱舜龠M(jìn)作用(P0.05)。通過壕溝法對(duì)土壤呼吸組分進(jìn)行了分離測定,研究結(jié)果揭示后期不同形式氮添加對(duì)土壤呼吸速率造成的差異主要來源于異養(yǎng)呼吸的貢獻(xiàn)。(4)不同形式氮添加處理對(duì)葉子的分解速率產(chǎn)生了不同的影響方式。無機(jī)氮添加顯著降低了葉子的分解速率(P0.05),隨著有機(jī)氮比例的增加,不同形式氮添加處理對(duì)分解速率的影響由抑制變?yōu)榇龠M(jìn)作用(P0.05)。(5)不同形式氮添加對(duì)落葉松[1+2]級(jí)根和[3+4]級(jí)根的影響不同,而這種差異主要是由于不同根序細(xì)根的碳源質(zhì)量造成的。即無論何種形式的氮添加處理對(duì)直徑較細(xì)的[1+2]級(jí)根的分解速率均無影響(P0.05)。而無機(jī)氮添加顯著抑制了[3+4]級(jí)根的分解速率(P0.05),有機(jī)氮顯著促進(jìn)了[3+4]級(jí)根的分解速率(P0.05)。(6)無機(jī)氮添加顯著降低了細(xì)根生物量,且隨著有機(jī)氮比例增加,不同形式氮添加對(duì)細(xì)根生物量的抑制作用逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榇龠M(jìn)作用。平衡轉(zhuǎn)移法和內(nèi)生長法結(jié)果均表明無機(jī)氮添加顯著降低了細(xì)根產(chǎn)量和周轉(zhuǎn)率,有機(jī)氮提高了細(xì)根產(chǎn)量和周轉(zhuǎn)率。同時(shí),對(duì)菌根侵染率的研究結(jié)果表明,無機(jī)氮添加顯著降低了一級(jí)根的菌根侵染率,而有機(jī)氮添加卻增加了侵染率。(7)經(jīng)過連續(xù)3年的氮添加實(shí)驗(yàn),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(duì)多酚氧化酶和過氧化物酶活性的影響因無機(jī)氮和有機(jī)氮比例不同而存在差異。無機(jī)氮添加抑制了多酚氧化酶和過氧化物酶活性,有機(jī)氮添加促進(jìn)了多酚氧化酶和過氧化物酶活性。(8)無機(jī)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(jī)氮比例的增加,抑制作用逐漸轉(zhuǎn)化為了促進(jìn)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(jī)碳含量。綜合分析,本研究結(jié)果主要強(qiáng)調(diào)了研究模擬氮沉降對(duì)森林土壤碳循環(huán)過程影響的同時(shí),應(yīng)考慮大氣氮沉降組分中有機(jī)氮所占比例對(duì)研究結(jié)論的影響。若忽視有機(jī)氮成分,可能會(huì)高估大氣氮沉降對(duì)溫帶森林土壤碳庫的貯存作用。
【圖文】：

機(jī)氮：有機(jī)氮＝３：７）和Ｎ６邋（無機(jī)氮：有機(jī)氮＝０：１０）處理。逡逑每個(gè)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(shí)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(jìn)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(duì)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(duì)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(duì)氮沉降增加的響應(yīng)因施氮時(shí)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(duì)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(duì)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(shí)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(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：S714

【參考文獻(xiàn)】

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10 賈淑霞;趙妍麗;丁國泉;孫s

本文編號(hào)：2691565