模拟氮沉降对森林土壤可溶性有机碳的影响
魏春兰，马红亮*，高 人，尹云锋，陈仕东，杨柳明
【摘 要】摘 要:以亚热带森林生态系统为研究对象，于2009—2012年原位模拟氮沉降 (对照，CK，0 kg·hm－2·a－1、低氮 LN，30 kg·hm－2·a－1和高氮 HN，100 kg·hm－2·a－1)，分析亚热带阔叶林 (罗浮栲、浙江桂)和针叶林 (杉木)森林土壤中可溶性有机碳变化，以探究土壤不同层次、不同植被类型和凋落物是否去除条件下土壤可溶性碳对氮沉降的响应．结果表明:针叶林土壤不同层次可溶性有机碳的差异较大，表层0～15 cm在HN水平下最高;而15～30 cm和30～40 cm在LN水平下最高，HN水平下15～30 cm可溶性有机碳含量显著降低;而阔叶林 (罗浮栲、浙江桂)15～30 cm和30～40 cm土壤可溶性有机碳随施氮水平有小幅度的升高．通过模拟氮沉降前后表层土壤 (0～15 cm)可溶性有机碳含量的比较，发现针叶林和阔叶林对氮沉降的响应存在差异，氮沉降后瞬时效应显示，杉木林土壤可溶性有机碳含量随氮水平而降低，但阔叶林并没有降低，甚至有增加趋势，尤其是在罗浮栲林．土壤自身碳含量的差异也是影响其响应氮沉降的重要因素;且模拟氮沉降后瞬时的效果在一定程度上影响最终的长期结果，而凋落物去除处理的效果短时间还无法观察到． 【期刊名称】亚热带资源与环境学报 【年(卷),期】2013(000)004 【总页数】9
【关键词】关键词:氮沉降;可溶性有机碳;凋落物;阔叶林;针叶林
氮元素是森林土壤中最重要的元素之一，氮素含量的改变将会对森林生态系统产生一定的影响．近几十年来，由于人口增长、矿物燃料燃烧、含氮化肥的生
产和使用、畜牧业的大规模发展等，使得向大气中排放的含氮化合物越来越多，导致大气氮沉降成比例增加［1］．据报道，欧洲和北美大部分国家的大气氮沉降量比工业革命前至少增加了3～10倍［2］．如欧洲工业发达地区氮沉降量超过了25 kg·hm－2·a－1(以 N计)［3］，北美某些森林地区大气氮沉降量也达到了40 kg·hm－2·a－1(以 N 计)［4］．并且，随着经济发展的全球化，氮沉降问题也呈现出全球化趋势．目前，中国已成为继欧、美之后的第三大氮沉降集中区之一［5］．氮沉降到地面以后，使土壤趋于“氮饱和”，由于氮是植物必需的大量元素之一，一般易认为这对植物有利，不会对森林土壤产生负面影响，而研究表明，大气氮沉降进入到森林生态系统中的氮只有小部分被植物利用，绝大部分被固定在土壤中［6］．这部分氮元素主要以NOx、NO3－和NH4
+等形式存在，极易被土壤微生物利用或与土壤中有机物及盐基离子相结合，直接或间接影响土壤碳的输入输出过程，对森林土壤碳库产生影响［7］． 全球约有81%的可溶性有机碳 (soluble organic carbon，SOC)贮存于土壤中［8-9］．它是土壤中移动快、稳定性差、易氧化、易矿化，并对植物和土壤微生物活性较高的那部分有机态碳［10］．森林土壤可溶性有机碳虽然只占土壤有机碳总量的较小比例，但它能够在土壤全碳变化之前反映土壤有机质成分微小的变化［8］，且直接参与土壤生物化学转化过程，并作为土壤微生物活动能源和土壤养分的驱动力［11］，此外，土壤可溶性有机碳还可以作为氮沉降增加条件下土壤微生物活性变化的衡量指标［9］，因而它对土壤碳库平衡和土壤化学、生物化学肥力保持具有重要意义．
氮沉降的加剧使其受到国内外学者的广泛关注，大量相关研究已经在国内外展
开．其中关于氮沉降对森林可溶性有机碳影响的研究也已取得一定成果，研究表明:氮沉降对土壤可溶性有机碳含量存在较为深刻的影响，但在其影响机理和实验结果方面还存在争议，氮沉降可能增加或降低森林土壤可溶性有机碳的产生及淋失．方华军等［12］认为，陆地生态系统碳、氮循环过程是密切相关的，土壤可溶性有机碳的动态对氮素输入响应明显．Findlay等［13］曾报道，氮沉降可能导致土壤可溶性有机碳大量流失．在美国北部阔叶林开展的一项连续8年的模拟氮沉降结果表明，氮输入对土壤可溶性有机碳的生产和淋溶有明显的促进作用［14］，Gundersen等［15］在NITREX试验基地的研究表明，氮素可以通过增加土壤腐殖质的稳定性和促进细菌生长来降低土壤中可溶性有机碳含量．相反，Sinsabaugh等［16］则认为，氮沉降可能通过抑制土壤中木质素的分解来增加土壤中可溶性有机碳的含量．然而，这些研究主要是在国外开展，中国相关研究的报道还相对较少．近20年来，中国的氮沉降问题愈加严重，尤其东部地区存在着高氮沉降问题，有关氮沉降对森林生态系统土壤可溶性有机碳影响的研究已经刻不容缓．本研究通过野外模拟试验，选择浙江桂、罗浮栲和杉木人工林地为对象，探讨氮沉降增加对森林土壤可溶性有机碳的影响，为研究氮沉降对亚热带森林生态系统中生物过程和碳循环的影响提供实地观测数据和理论参考．
1 材料和方法
1.1 研究区概况
试验地位于福建省北部建瓯万木林自然保护区 (27°02'28″～27°03'32″N，118°08'22″～118°09'23″E)，地处武夷山脉东南、鹫峰山脉西北，海拔在230～556 m．本地属中亚热带季风气候，多年平均气温19.4℃，多年平均降
模拟氮沉降对森林土壤可溶性有机碳的影响
