大興安嶺北方森林土壤CH4吸收對(duì)氮輸入的響應(yīng)研究.pdf

1、當(dāng)前，森林土壤甲烷(CH4)吸收過(guò)程及其驅(qū)動(dòng)機(jī)制已成為陸地生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)研究的熱點(diǎn)。森林土壤CH4吸收是CH4產(chǎn)生、傳輸和氧化過(guò)程綜合作用的結(jié)果，除受環(huán)境因素如水熱因子變化影響外，還受人為因素如土地利用變化和外源性氮(N)素輸入干擾。研究顯示，由人為活動(dòng)引起的大氣N沉降增加已經(jīng)并將繼續(xù)對(duì)森林土壤-大氣界面的CH4凈交換過(guò)程產(chǎn)生影響。森林土壤CH4吸收對(duì)N沉降的響應(yīng)十分敏感，包括抑制、無(wú)顯著性影響和促進(jìn)三種效應(yīng)，取決于土壤N格局，N輸入劑

2、量和類型，植物微生物組成、土壤屬性和響應(yīng)時(shí)間等。相應(yīng)地，有關(guān)森林土壤CH4氧化的N素調(diào)控機(jī)制報(bào)道不一，且多圍繞NH4+-N的調(diào)節(jié)機(jī)制展開(kāi)。再者，相關(guān)研究主要集中在溫帶、亞熱帶和熱帶森林，對(duì)N限制的北方森林研究較少。在中國(guó)，有關(guān)北方森林土壤CH4吸收對(duì)大氣N沉降增加的響應(yīng)研究尚未系統(tǒng)地開(kāi)展。
　　 本研究以大興安嶺寒溫帶針葉林土壤作為研究對(duì)象，構(gòu)建高頻率，多形態(tài)（NH4Cl和KNO3），低劑量（Control，0kgNha1yr-

3、1;Low-N，10kgNha-1yr-1;High-N，40kgNha-1yr-1）的大氣N沉降模擬控制實(shí)驗(yàn)，研究了2010年6～10月生長(zhǎng)季:(1)大興安嶺寒溫帶針葉林土壤CH4凈吸收通量及其主控因子;(2)土壤CH4吸收通量及其驅(qū)動(dòng)因子如土壤水分和溫度、土壤NH4+-N和NO3--N、土壤pH對(duì)增N的初期響應(yīng);(3)土壤CH4吸收對(duì)增N響應(yīng)的環(huán)境驅(qū)動(dòng)機(jī)制。
　　 結(jié)果表明:
　　 (1)自然狀態(tài)下，寒溫帶針葉林土壤

4、表現(xiàn)為大氣CH4的匯，土壤CH4平均吸收通量為51.5+4.7μgm2h-1，主要由0～10cm層土壤水分驅(qū)動(dòng)。
　　 (2)N沉降試驗(yàn)結(jié)果顯示，低水平N輸入對(duì)寒溫帶針葉林生長(zhǎng)季土壤CH4凈交換通量影響不顯著。然而，NO3-N(KNO3)處理和對(duì)照之間土壤CH4凈吸收通量邊緣差異顯著(p=0.043)，尤其低N處理情形。
　　 (3)大興安嶺寒溫帶針葉林作為典型的N限制森林生態(tài)系統(tǒng)，有機(jī)層和0～10cm礦質(zhì)土壤無(wú)機(jī)N含量

5、均以NH4+-N為主，NO3--N含量較低。正常情形下，0～10cm礦質(zhì)土壤pH值的變化范圍為4.8～5.2。模擬N沉降結(jié)果顯示:有機(jī)層和0～10cm礦質(zhì)土壤NH4+-N含量隨N輸入增加而顯著增加;有機(jī)層土壤NO3--N含量對(duì)N輸入的響應(yīng)不敏感，0～10cm礦質(zhì)土壤NO3--N含量受NO3--N輸入影響顯著;N輸入沒(méi)有顯著改變0～10cm礦質(zhì)土壤pH值。此外，不同N處理下土壤10cm水分含量和溫度差異不顯著。
　　 上述研究表明