氮沉降增加对森林土壤碳氮过程影响的试验研究

化石燃料的燃烧、农业施肥及森林破坏等人类活动引起了大气CO2浓度和氮沉降量的增加。研究发现氮沉降的增加使一些森林生态系统结构和功能发生改变，甚至衰退。全球氮沉降、CO2浓度升高的背景下，氮素对生态系统碳氮周转过程的影响开始越来越引起人们的关注，同时作为陆地生态系统碳库和氮库重要组成部分的森林土壤，也逐渐成为全球变化研究的重点。 本研究以长白山原始阔叶红松林和杨桦次生林为研究对象，自2006年起，采用人工施氮方式，实地模拟氮沉降增加对森林土壤碳氮元素周转过程的影响，其试验研究结果能够为系统评估区域森林生态系统对氮沉降增加的响应提供科学依据。主要试验研究结果如下： （1）氮沉降增加促进了杨桦次生林叶和根的初期分解，对后期分解的影响则不显著。 （2）氮沉降增加促进了阔叶红松林和杨桦次生林的土壤呼吸，主要源于根呼吸对氮沉降增加的响应。不同氮处理下土壤呼吸速率与5 cm地温均呈显著幂指数相关关系。 （3）氮沉降增加提高了土壤氮素转化速率，不仅显著增加了土壤氮矿化量、硝化量及N2O的释放，也显著增加了土壤铵态氮和硝态氮的含量，且随氮处理水平的增加促进效果更加显著。 （4）树干径流中铵态氮、硝态氮、DON、DOC的含量高于穿透雨和大气降水，氮沉降增加对土壤溶液和地表径流的影响不显著，因土壤溶液和地表径流对氮沉降的响应还受降水强度、降水水量及施氮时间等影响，变异性较大。 （5）氮沉降增加使阔叶红松林微生物生物量增加，而使杨桦次生林微生物生物量减少。氮沉降增加均提高了两种林型土壤微生物的C/N。 （6）不同氮处理均使阔叶红松林纤维素酶和蔗糖酶活性升高，多酚氧化酶活性降低；低氮处理使杨桦次生林多酚氧化酶、纤维素酶和蔗糖酶活性升高，但高氮处理随施氮时间的延长有降低3种酶活性的趋势。