氮沉降對凋落物分解早期碳氮周轉(zhuǎn)的影響.pdf

1、在過去幾十年中，由于大量使用化石燃料和農(nóng)牧業(yè)的快速發(fā)展，人類向大氣中排放了含氮化合物翻了一番，導(dǎo)致氮化物在大氣中累積并向陸地和水域生態(tài)系統(tǒng)沉降，漸增的氮輸入使一些地區(qū)出現(xiàn)了“氮飽和”現(xiàn)象，引起水體富營養(yǎng)化，土壤養(yǎng)分下降，植被退化等一系列環(huán)境問題。凋落物分解在森林土壤形成和植物和微生物的養(yǎng)分循環(huán)起著重要作用。凋落物分解過程中，碳、氮元素將可能有以下幾種途徑，合成穩(wěn)定的土壤有機物，以CO2和N2O的形式釋放到大氣中、或者以可溶性有機碳(DO

2、C)、可溶性有機氮(DON)，可溶性無機氮(DIN)隨同土壤溶液進入土壤中。外源氮輸入可以通過改變土壤中的化學(xué)和微生物環(huán)境影響凋落物分解過程中的碳氮周轉(zhuǎn)過程。 本實驗采用的五種凋落物樣品，來自四個典型植被帶，包括兩種針葉樹種(魚鱗云杉，紅松)和三種闊葉樹種(岳樺，蒙古櫟，椴樹)，基本上可以代表長白山地區(qū)的主要樹種類型。采用模擬氮沉降的方法，在20℃條件下，人為施加硝酸銨構(gòu)建了一個氮沉降增加梯度，即對照、低氮處理(30kgNha-

3、1y°r-1)、高氮處理(50kgNha-1yr-1)，實驗歷時13周，其間每月測一次淋洗液中的可溶性無機氮(DIN)和可溶性有機氮(DON)，每周對體系呼吸的CO2和N2O進行測定，旨在揭示外源氮輸入對長白山五種典型樹種凋落物分解早期的影響及外源氮和內(nèi)源氮對紅松凋落物分解早期的影響。結(jié)果表明： (1)外源氮輸入加快了凋落物的分解速度，闊葉樹種的凋落物(岳樺、蒙古櫟、椴樹)分解量明顯高于針葉樹種。凋落物種類對樣品的可溶性有機碳(

4、DOC)淋失量有顯著影響，而氮處理對樣品的總DOC淋失量沒有顯著影響，DOC總淋失量與對照樣品的總分解量呈明顯的正相關(guān)(R2=0.89P＜0.05)，無論是氮處理還是凋落物種類對可溶性有機氮(DON)淋失量都沒有明顯影響，而DON總淋失量與凋落物的總分解量不相關(guān)。大約有51-91％的氮被凋落物所固持，凋落物氮固持百分比與凋落物總分解量呈明顯的正相關(guān)關(guān)系。在本實驗中易分解凋落物具有較高的氮固持百分比，可能說明具有較易分解凋落物的森林表層可

5、能比具有較難分解的凋落物的森林表層具有較大的氮固持潛力。 (2)在紅松凋落物分解的初期階段，外源N輸入促進了其分解過程(P＜0.05)，接受高外源N輸入樣品的分解量和呼吸速率明顯高于低外源N和對照樣。內(nèi)源N并不是控制紅松凋落物分解的主要因素，而木質(zhì)素含量能較好的反映其分解速度。內(nèi)源N和外源N對凋落物DOC的淋失都沒有明顯影響，而DON的淋失量與外源N處理顯著正相關(guān)(P＜0.01)，外源N處理加快了DON的淋失量。研究發(fā)現(xiàn)，盡管有