寒温带针叶林土壤CH4吸收对模拟大气氮沉降增加的初期响应

N沉降作为驱动因子会改变森林土壤－大气界面CH4净交换通量和方向。然而,对引起北方森林土壤CH4吸收发生转变的大气N沉降临界负荷及其响应机制知之甚少。为此,本研究以我国大兴安岭北方寒温带针叶林土壤作为研究对象,参照大兴安岭站实际大气N沉降通量,构建了低剂量、多形态和高频率的大气N沉降模拟增加控制实验,研究了2010年6-10月生长季土壤CH4吸收通量及其驱动因子对增N的初期响应。研究表明：整个生长季,大兴安岭寒温带针叶林土壤作为大气CH4净汇,CH4平均吸收通量为51.5?4.70 ugm-2h-1,主要受0-10cm土壤水分驱动。短期内,0-10cm矿质土壤NH4 -N含量对增N响应敏感;0-10cm矿质土壤NO3--N含量则受NO3--N输入影响较为明显。相反,0-10cm矿质土壤pH对增N的响应不敏感。总体上,低剂量的N输入对大兴安岭寒温带针叶林生长季土壤－大气界面CH4净交换通量影响不显著,而不排除NO3--N 输入尤其是低N处理情形所呈现出促进土壤CH4氧化的趋势。大兴安岭寒温带针叶林土壤CH4吸收对增N的响应敏感程度可能和土壤CH4活性氧化区域,土壤NH4 -N、NO3--N含量空间分布格局和相对比例有关。未来长期低水平的大气N沉降是否会改变大兴安岭北方森林土壤氧化大气CH4趋势,有待研究。     

天山中部巴音布鲁克高寒草原大气无机氮沉降

随着我国经济的不断发展,人为活动导致的大气氮沉降显著升高,并已影响到偏远地区的生态系统.为了系统评价天山中部巴音布鲁克高寒草原的大气氮沉降现状,2010年5月至2011年12月对研究区域的氮素干、湿沉降进行观测分析.结果表明:研究区气态HNO3、NH3和NO2的年沉降通量分别为1.47、0.68和0.13 kg N·hm-2,颗粒物中铵态氮(NH4+)和硝态氮(NO3-)的年通量分别为0.23、0.25 kg N·hm-2;降水中NH4+-N和NO3--N的年沉降通量分别为2.47和1.59 kg N·hm-2.巴音布鲁克高寒草原的大气氮沉降通量为6.82kg N·hm-2.其中,湿沉降为4.06 kg N·hm-2·a-1,干沉降为2.76 kg N·hm-2·a-1.研究区氮沉降具有明显的季节变化特征:干沉降主要集中在春、夏季,占干沉降总量的72.1%;湿沉降主要集中在夏、秋季,占湿沉降总量的78.3%.     

大气氮沉降对森林土壤甲烷吸收和氧化亚氮排放的影响及其微生物学机制

水分非饱和的森林土壤是大气甲烷(CH4)汇和氧化亚氮(N2O)源,大气氮沉降增加是导致森林土壤碳氮气体通量不平衡的主要原因之一。土壤CH4吸收和N2O排放之间存在协同、消长和随机等复杂的耦合关系,关于氮素对两者产生过程的调节作用以及内在的微生物学机制至今尚不完全清楚。综述了森林土壤CH4吸收和N2O排放耦合过程的理论基础,土壤CH4和N2O的产生与消耗过程对增氮响应的生物化学和微生物学机制,指出各研究领域的不足和未来的研究重点。总体而言,低氮倾向于促进贫氮森林土壤CH4吸收,不改变土壤N2O的排放,而高氮显著抑制富氮森林土壤CH4吸收以及促进N2O排放。外源性氮素通过竞争抑制和毒性抑制来调控森林土壤CH4的吸收,而通过促进土壤硝化和反硝化过程来增加N2O的排放。然而,由于全球氮沉降控制试验网络分布的不均匀性、土壤碳氮通量产生过程的复杂性以及微生物分子生态学方法的局限性等原因,导致氮素对森林土壤碳氮通量的调控机制研究一直进展缓慢,未能将微生物功能群落动态与土壤碳氮通量真正地联系起来。未来研究应该从流域、生态系统和分子尺度上深入探讨土壤碳氮通量耦合作用的环境驱动机制,氮素对土壤CH4氧化和N2O产生过程的调控作用,以及增氮对土壤甲烷氧化菌和N2O产生菌活性和群落组成的影响。     

青藏高原土壤可溶性氮组成特征

对青藏高原不同海拔(2500~5500 m)、不同植被类型(高寒草原、高寒草甸、草地、林地、荒漠、盐碱地等)土壤可溶性氮的组成特征及其影响因素进行了研究。结果表明:青藏高原土壤总可溶性氮(TSN)含量丰富,以可溶性有机氮(SON)为主,SON占TSN的比例达50%以上,且硝态氮(NO3--N)占可溶性无机氮(SIN)比例显著高于铵态氮(NH4+-N),NO3--N占SIN的比例达60%以上。方差分析表明,不同海拔梯度间土壤可溶性氮含量差异显著,高寒草原与高寒草甸的TSN及SON含量显著高于其他植被类型。土壤p H与不同形态可溶性氮均呈负相关关系,是影响土壤不同形态可溶性氮的重要因素。逐步回归分析表明,对土壤NH4+-N影响最为显著的气候因子是生长季相对湿度,而对土壤NO3--N影响最为显著的气候因子是生长季温度。     

中亚热带天然林土壤CH_4吸收速率对模拟N沉降的响应

陆地森林土壤是重要的大气甲烷(CH4)汇,大气氮(N)沉降增加对森林土壤CH4吸收速率影响突出。运用静态箱-气相色谱法对中亚热带天然林土壤CH4吸收速率对模拟N沉降的响应进行连续3a的观测;试验作3种N处理,分别为对照(CK,0 kg N·hm-2·a-1)、低氮(LN,50 kg N·hm-2·a-1)和高氮(HN,100 kg N·hm-2·a-1),每种处理重复3次,每个月采集气体1次,同时测定0—5 cm土壤温度和0—12 cm土壤含水量;分析不同N沉降水平土壤CH4吸收速率的差异、动态变化以及对土壤含水量和土壤温度响应,并探讨N沉降对土壤理化性质的影响。结果显示:天然林土壤(CK)平均CH4吸收速率为(-62.78±14.39)μg·m-2·h-1,LN和HN土壤平均CH4吸收速率分别下降了30.21%、7.24%,CK、LN和HN处理土壤CH4吸收速率季节变化趋势相似;观测期间土壤CH4吸收速率对LN响应达到显著水平(P0.05),对HN响应则不显著(P0.05);LN、HN处理前两年对土壤CH4吸收速率抑制作用均不显著(P0.05),但在第3年LN极显著降低了土壤CH4吸收速率(P0.01),HN处理对土壤CH4吸收速率的影响则在第3年表现为显著抑制作用(P0.05),表明土壤CH4吸收速率对N沉降的响应随着N沉降时间的持续呈抑制效应加剧的趋势。相关分析表明:CK与HN土壤CH4吸收速率与土壤温度和土壤含水量均有显著相关性(P0.05),但LN土壤CH4吸收速率仅与土壤含水量显著相关(P0.05),表明土壤含水量是控制各N沉降处理土壤CH4吸收速率动态的主要环境因子。此外,LN、HN处理下土壤pH均极显著降低(P0.01),但LN土壤pH极显著低于HN(P0.01);LN处理极显著提高了土壤C/N比(P0.01),HN处理则相反;LN和HN处理对土壤NH+4-N、NO-3-N、可溶性总N(TDN)、可溶性有机碳(DOC)、地面凋落物量、地下0—10 cm细根生物量影响均不显著(P0.05),表明一定时期内N沉降首先引起了土壤pH和土壤C/N比的显著变化。     

沈阳市区降水中氮素的组成及季节变化

于2012年2—12月在沈阳市区采集降水样品,分析了各形态氮素的浓度和沉降通量,探讨了影响氮沉降的相关因素。结果表明:NH4+-N、NO3--N及DON的平均浓度分别为1.57、0.87和0.82 mg N·L-1,随降水进入该地区的总氮沉降量26.17 kg N·hm-2·a-1,其中NH4+-N、NO3--N和DON分别为12.56、7.02和6.59 kg N·hm-2·a-1,与降水量呈幂型正相关;通过分析各形态氮素季节变异可知,降水中的氮主要来自当地工农业生产,同时受当时降水量的影响。     

氮素类型和剂量对寒温带针叶林土壤N2O排放的影响

大气氮沉降输入会增加森林生态系统氮素有效性,进而改变土壤N_2O产生与排放,然而有关不同氮素离子(氧化态NO_3~--N与还原态NH_4~+-N)沉降对土壤N_2O排放的影响知之甚少。以大兴安岭寒温带针叶林为研究对象,构建了3种类型(NH_4Cl、KNO_3、NH_4NO_3)和4个施氮水平(0、10、20、40 kg N hm~(-2)a~(-1))的增氮控制试验,利用流动化学分析仪和静态箱-气相色谱法4次/月测定凋落物层和矿质层土壤无机氮含量、土壤-大气界面N_2O净交换通量以及相关环境因子,分析施氮类型和剂量对土壤氮素有效性、土壤N_2O通量的影响探讨氮素富集条件下土壤N_2O通量的环境驱动机制。结果表明:施氮类型和剂量均显著影响土壤无机氮含量,土壤NH_4~+-N的积累效应显著高于NO_3~--N。施氮一致增加寒温带针叶林土壤N_2O排放,NH_4NO_3促进效应最为明显,增幅为442%-677%,高于全球平均水平(134%)。土壤N_2O通量与土壤温度、凋落物层NH_4~+-N含量正相关,且随着施氮水平增加而增加。结果表明大气氮沉降短期内不会导致寒温带针叶林土壤NO_3~--N大量流失,但会显著促进土壤N_2O的排放。此外,外源性NH_4~+和NO_3~-输入对土壤N_2O排放的促进作用具有协同效应,在未来森林生态系统氮循环和氮平衡研究中应该区分对待。     

氮沉降对森林土壤主要温室气体通量的影响

大气氮沉降已经并将继续对森林土壤主要温室气体(CO2、CH4和N2O)通量产生影响.综述了国内外氮沉降对森林土壤主要温室气体通量影响及其机理的研究现状.由于森林类型、土壤N状况、氮沉降量及沉降类型等不同,氮沉降对森林土壤主要温室气体通量的影响主要表现为抑制、促进和不显著3种效果.在N限制的森林中,氮沉降对土壤主要温室气体通量无显著影响,或促进土壤CO2排放;在"N饱和"的森林中,氮沉降可减少土壤CO2排放,抑制对大气CH4的吸收,增加N2O排放.分析了产生以上影响效果的作用机理,介绍了氮沉降对森林土壤主要温室气体通量影响的研究方法,探讨了该领域存在的问题及未来研究的方向.     

模拟氮沉降增加对寒温带针叶林土壤 CO2排放的初期影响

研究大气氮沉降增加情景下北方森林土壤CO2排放通量及其相关控制因子至关重要。在大兴安岭寒温带针叶林区建立了大气氮沉降模拟控制试验,利用静态箱-气相色谱法测定土壤CO2排放通量,同时测定土壤温度、水分、无机氮和可溶性碳含量等相关变量,分析寒温带针叶林土壤CO2排放特征及其主要驱动因子。结果表明:氮素输入没有显著改变森林土壤含水量,但降低了有机层土壤溶解性无机碳(DIC)含量,并增加有机层和矿质层土壤溶解性有机碳(DOC)含量。增氮短期内不影响土壤NH+4-N含量,但促进了土壤NO-3-N的累积。增氮倾向于增加北方森林土壤CO2排放。土壤CO2通量主要受土壤温度驱动,其次为土壤水分和DIC含量。虽然土壤温度整体上控制着土壤CO2通量的季节变化格局,但在生长旺季土壤含水量对其影响更为明显。在分析增氮对土壤CO2通量的净效应时,除了土壤温度和水分外,还要考虑土壤有效碳、氮动态的影响。     

小流域内植被类型对土壤NO3-/NH4+空间变化的影响

流域内植被类型、地形地貌特征对土壤氮循环过程有重要的作用,是影响下游水体无机氮素来源以及富营养化的关键因子。通过比较小流域内4种植被类型(落叶松人工林、油松人工林、天然阔叶次生林和农田(玉米))对土壤NO3--N和NH4+-N含量空间变化的影响,揭示流域内不同立地条件下水源涵养林与土壤无机氮变化特征之间的关系。结果表明:4种植被类型土壤NO3--N和NH4+-N含量差异显著(P<0.05);由坡上到坡下土壤NO3--N和NH4+-N含量显著降低;在土壤表层NO3--N和NH4+-N含量最高,随着土层深度增加无机氮含量减少;与水源涵养林天然植被和人工林植被相比,农田土壤NO3--N含量最高(11.86mg·kg-1),有较高的氮流失风险。     

Simulated Nitrogen Deposition Reduces CH4 Uptake and Increases N2O Emission from a Subtropical Plantation Forest Soil in Southern China

To date, few studies are conducted to quantify the effects of reduced ammonium (NH₄ ⁺) and oxidized nitrate (NO₃ ⁻) on soil CH₄ uptake and N₂O emission in the subtropical forests. In this study, NH₄Cl and NaNO₃ fertilizers were applied at three rates: 0, 40 and 120 kg N ha⁻¹ yr⁻¹. Soil CH₄ and N₂O fluxes were determined twice a week using the static chamber technique and gas chromatography. Soil temperature and moisture were simultaneously measured. Soil dissolved N concentration in 0–20 cm depth was measured weekly to examine the regulation to soil CH₄ and N₂O fluxes. Our results showed that one year of N addition did not affect soil temperature, soil moisture, soil total dissolved N (TDN) and NH₄ ⁺-N concentrations, but high levels of applied NH₄Cl and NaNO₃ fertilizers significantly increased soil NO₃ ⁻-N concentration by 124% and 157%, respectively. Nitrogen addition tended to inhibit soil CH₄ uptake, but significantly promoted soil N₂O emission by 403% to 762%. Furthermore, NH₄ ⁺-N fertilizer application had a stronger inhibition to soil CH₄ uptake and a stronger promotion to soil N₂O emission than NO₃ ⁻-N application. Also, both soil CH₄ and N₂O fluxes were driven by soil temperature and moisture, but soil inorganic N availability was a key integrator of soil CH₄ uptake and N₂O emission. These results suggest that the subtropical plantation soil sensitively responses to atmospheric N deposition, and inorganic N rather than organic N is the regulator to soil CH₄ uptake and N₂O emission.     

青藏高原高寒草甸土壤CO2排放对模拟氮沉降的早期响应

研究大气氮沉降输入对青藏高原高寒草甸土壤-大气界面CO₂交换通量的影响,对于准确评价全球变化背景下区域碳平衡至关重要。通过构建多形态、低剂量的增氮控制试验,利用静态箱-气相色谱法测定土壤CO₂排放通量,同时测定相关土壤变量和地上生物量,分析高寒草甸土壤CO₂排放特征及其主要驱动因子。研究结果表明:低、高剂量氮输入倾向于消耗土壤水分,而中剂量氮输入有利于土壤水分的保持;施氮初期总体上增加了土壤无机氮含量,铵态氮累积效应更为显著;施氮显著增加地上生物量和土壤CO₂排放通量,铵态氮的促进效应显著高于硝态氮。另外,土壤CO₂排放通量主要受土壤温度驱动,其次为地上生物量和铵态氮储量。上述结果反映了氮沉降输入短期内可能刺激了植物生长和土壤微生物活性,加剧了土壤-大气界面CO₂排放。     

氨基酸添加对亚热带森林红壤氮素转化的影响

为探究氨基酸氮形态对亚热带土壤氮素含量及转化的影响,选择建瓯市万木林保护区的山地红壤为对象,采用室内培养实验法,通过设计60%和90%WHC两种土壤含水量并添加不同性质氨基酸,测定了土壤中铵态氮、硝态氮、可溶性有机氮的含量和氧化亚氮的释放量,分析了可溶性有机碳、土壤p H值的大小变化及其与氮素的相互关系。结果表明:与对照处理相比,氨基酸添加显著增加了土壤NH_4~+-N含量并使土壤p H值升高,且在一定程度上解除了高含水量(90%WHC)对NH_4~+-N产生的抑制,其中甲硫氨基酸的效果最为明显。酸性、碱性、中性氨基酸对土壤NO_3~--N含量和N_2O释放影响不显著,但甲硫氨基酸可显著抑制土壤硝化从而导致NH_4~+-N的积累,并在培养前期抑制土壤N_2O产生而在培养后期促进N_2O释放,总体上促进N_2O释放。60%WHC的氨基酸添加处理较90%WHC条件下降低土壤可溶性有机氮的幅度更大。氨基酸对土壤氮素转化的影响与带电性关系较小,而可能与其分解产物密切相关。可见,不同性质氨基酸处理对森林土壤氮素含量及转化存在不同程度的影响,且甲硫氨基酸对土壤氮素转化的影响机理值得深入研究。     

Spatial and temporal variation of atmospheric nitrogen deposition in the North China Plain

A monitoring network of nine sites was established to determine the spatial and temporal variation of atmospheric nitrogen (N) deposition in the North China Plain (NCP) over a two-year period. The annual bulk deposition of inorganic N in the North China Plain ranged from 18.4 to 38.5 kg/hm² and averaged 28.0 kg/hm². The concentration of NH₄ -N and NO₃^--N in rainwater averaged 3.76 and 1.85 mg/L, respectively, which were significantly higher than the values at background sites in China (normally less than 0.5 mg/L). Annual bulk deposition of inorganic N in the Beijing area (32.5 kg/hm²) was higher than that in Shandong and Hebei provinces (21.2 kg/hm² on an average). Also bulk N deposition was much greater in Dongbeiwang and Fangshan than in Yanqing and Shunyi counties. Significant spatial variation of bulk deposition was observed in the Beijing area because of variation of precipitation, and 60% of bulk deposition occurred from June to September. Bulk deposition of NH₄ -N was 2.0 times that of NO₃^--N deposition at the rural monitoring sites. However, the situation was reversed at the Beijing Academy of Agricultural-Forestry Sciences (BAAFS), the unique urban monitoring site. The results suggest that reduced N in precipitation is dominant in rural regions, but oxidized N is the major form in urban regions. The positive relationship between inorganic N deposition and precipitation can be fitted by a power equation (r²= 0.67), showing an increase of NH₄ -N and NO₃^--N inputs with increased precipitation. Wet deposition of N accounted for 73% of the bulk deposition, implying that dry deposition of N, particularly NH₄ -N from dust, is important in the North China Plain.     

山西北部农村区域大气活性氮沉降特征

利用DELTA系统、被动采样器和雨量器在山西省北部生态脆弱区朔州的一个监测点通过一整年的监测试验,研究了该地区农村区域大气氮素干湿沉降的月际变化。结果表明:2011年该地区大气氮素湿沉降为12.43kgN hm~(-2)a~(-1),远低于华北平原大气氮素混合沉降的平均值28.0kg N hm~(-2)a~(-1),降水中铵态氮、硝态氮和有机氮平均分别为1.24 mg N/L、1.27 mg N/L、1.26mg N/L。大气氮素湿沉降的年内分布不均,60%的沉降集中在降水较丰沛的4-10月份。试验区干沉降以氧化态氮(HNO_3NO_2和pNO_3~-)的沉降为主,氧化态氮的干沉降量是还原态氮(NH_3和pNH_4~+)的1.37倍,大气氮素干沉降总量为35.43 kg N hm~(-2)a~(-1)。总体来看,作为典型的干旱区,该地区氮的干沉降是湿沉降的3倍,氮素干湿沉降总量达到47.86kg N hm~(-2)a~(-1)。此外,硝态氮和铵态氮在雨水中呈线性相关,而在PM_(10)颗粒物中乘幂正相关;雨水中总碳和总氮呈线性正相关,而PM_(10)颗粒物中二者呈二次多项式关系。鉴于朔州地区古城镇较高的氮沉降数量,应该对该地区输入农田的氮素环境养分引起足够重视。     

马尾松组培苗对氮素形态的生长响应

马尾松属高氮需求树种,然而在苗木培育中马尾松对氮素,尤其是不同形态氮素的需求尚不明确。该文以马尾松组培苗为试验材料,采用基质培养方法,针对硝态氮、铵态氮两种氮素形态均分别设置了2、4、8、16 mmol·L~(-1)4个处理,以不添加氮素为对照,对苗木的高径生长、根构型参数(总根长、总表面积、总体积、平均直径和根尖数)以及生物量的变化进行了分析。结果表明:(1)在2～8 mmol·L~(-1)硝态氮处理下,除根冠比外,苗高、地径、根构型参数、生物量均不低于对照,其中以2 mmol·L~(-1)水平下苗木生长效果最好,苗高、地径、根构型参数、生物量均高于对照;在16 mmol·L~(-1)硝态氮处理下,苗高、总根长与根尖数低于对照。(2)在2～16 mmol·L~(-1)供试范围内,铵态氮处理下的苗木根冠比小于对照,但其苗高、地径、根构型参数、生物量均不低于对照,整体上以4 mmol·L~(-1)处理下的苗木生长表现最佳。(3)在任一供氮水平,除根冠比和2mmol·L~(-1)处理下的根总表面积与根尖数在两种氮素形态间无明显差异外,铵态氮处理下的苗木生长情况显著优于硝态氮处理,这说明马尾松组培苗偏好于吸收和利用铵态氮。综上结果表明,外施硝态氮、铵态氮均能促进马尾松组培苗生长,但需控制在适宜浓度范围内,其中以2 mmol·L~(-1)硝态氮和4 mmol·L~(-1)铵态氮处理效果较佳。高浓度硝态氮会抑制苗木高度及根系发育,且在相同施肥水平下,对苗木生长的促进效果大多弱于铵态氮。因此,今后为达到培育优质壮苗和提高肥效、减少肥害的目的,可考虑使用铵态氮肥。     

氮肥配施生化抑制剂组合对黄泥田土壤氮素淋溶特征的影响

揭示尿素类肥料添加生化抑制剂组合后,在黄泥田土壤中硝态氮(NO~-_3-N)和铵态氮(NH~+_4-N)的淋溶损失规律。采用室内土柱淋溶培养试验,研究脲酶抑制剂N-丁基硫代磷酰三胺(NBPT)和硝化抑制剂2-氯-6-(三氯甲基)吡啶(CP)单独添加及配合施用对尿素和尿素硝铵(300 kg N/hm~2)中氮(N)素在土体中淋溶损失的影响。结果表明:尿素和尿素硝铵处理淋溶液中NH~+_4-N和NO~-_3-N浓度均呈先升后降的变化趋势,而出峰时间不一。NH~+_4-N和NO~-_3-N淋失量随着时间的延长,处理间差异逐渐变大。NBPT处理可以减缓尿素水解,有效抑制NH~+_4-N生成,延缓其出峰时间,减少NH~+_4-N流失;CP处理可以有效抑制NH~+_4-N向NO~-_3-N转化,减少NO~-_3-N流失。与单独添加NBPT和CP处理相比,两者配施对N素淋溶损失有明显的协同抑制效果在黄泥田土壤中,既能减缓尿素水解,保持土壤中较高NH~+_4-N含量,又能降低淋溶液中NO~-_3-N浓度。培养结束时(第72天),UAN处理中NO~-_3-N、NH~+_4-N、矿质态N淋失总量及硝化率较U处理高34.39%、5.32%、31.72%和15.71%。U+NBPT、U+CP和U+NBPT+CP处理较U处理分别显著降低NO~-_3-N淋失总量达15.58%、114.77%和73.45%;UAN+NBPT、UAN+CP和UAN+NBPT+CP处理较UAN处理分别显著降低达15.88%、54.87%和37.46%。不同处理NO~-_3-N淋失总量大小表现为:UAN UAN+NBPT U UAN+NBPT+CP U+NBPT UAN+CP U+NBPT+CP U+CP CK。在一定施肥量条件下,NBPT和CP单独施用或配施均可降低黄泥田土壤中NO~-_3-N累积淋失量。对各处理淋溶液中NO~-_3-N淋失量(y)随时间(x)的变化进行拟合,其中以线性方程(y=ax+b)的拟合度较高,且各抑制剂处理a、b值均存在明显差异。总体认为,在黄泥田土壤中施用CP及其与NBPT配施可以显著降低土壤NO~-_3-N淋溶损失,减少N素淋失风险,提高肥料利用率。     

杉木人工林凋落物生态化学计量与土壤有效养分对长期模拟氮沉降的响应

凋落物分解的快慢和养分释放的速度决定了生态系统中土壤有效养分的供应。探讨全球变化条件下森林生态系统凋落物与土壤养分的变化规律,有利于深入认识凋落物-土壤相互作用的养分调控因素,从而揭示生态系统C、N、P循环。通过模拟氮沉降增加试验,分4个水平处理,分别为0、60、120、240 kg N hm~(-2)a~(-1)。模拟氮沉降13年后,分析了杉木人工林凋落物中不同组分(落叶、落枝、落果)生态化学计量与土壤有效养分(有效氮、碱解氮、速效磷、速效钾)的关系。结果表明:氮沉降(N1、N2和N3)显著提高了落叶和落枝的N含量,平均增幅分别为35.27%和32.21%;高水平氮沉降(N3)处理显著降低了落叶和落枝的C/N,平均降幅分别为25.95%和22.32%,但N3增加了落枝和落果N/P,平均增幅分别为38.4%和31.7%;氮沉降对凋落物各组分的C、P和C/P均影响不显著。氮沉降处理显著增加了土壤NO_3~--N和NH_4~+-N含量,均表现为N3N2N1N0,其中NO_3~--N含量更容易受氮沉降处理的影响,表现为更大的增幅。N2显著增加0—20 cm土层的碱解氮含量,N1显著降低0—20 cm土层的速效钾,但氮沉降对速效磷含量没有影响。凋落物生态化学计量与土壤有效养分之间的Pearson相关和冗余分析(RDA)表明,凋落物生态化学计量与土壤有效养分之间关系紧密,凋落物P含量(蒙特卡罗检验,P=0.018)和C/P比值(P=0.037)对土壤有效养分影响显著。凋落物中C/N比值、C/P比值与土壤有效养分呈显著负相关,其比值越高越不利于土壤有效养分的累积。     

黄土丘陵区植被恢复对土壤可溶性氮组分的影响

为探究黄土丘陵地区人工植被恢复对土壤氮素养分累积与有效性的影响,研究分析了植被恢复15年刺槐、柠条、刺槐侧柏混交、刺槐山桃混交以及荒草地土壤可溶性氮组分含量及其垂直分布特征。结果表明,与耕地相比,植被恢复显著提高了0—30 cm土壤可溶性氮组分含量,这也使0—30 cm土壤可溶性氮组分密度显著增加,可溶性有机氮密度增幅表现为柠条(262.2%)刺槐(232.8%)刺槐山桃混交、刺槐侧柏混交(34.5%)荒草地(-21.5%),硝态氮密度整体表现为柠条刺槐刺槐山桃混交荒草地刺槐侧柏混交,增幅为7.9%—182.8%,铵态氮密度以刺槐山桃混交增幅最大(110.3%),荒草地最小为2.6%。可溶性有机氮、硝态氮占全氮的比例以刺槐最高,分别提升了2.4倍和0.6倍,铵态氮占全氮的比例以刺槐山桃混交最高,提升了1.0倍。可溶性氮组分受微生物量碳氮的影响大于有机质和全氮,微生物量氮与可溶性氮组分的相关性优于微生物量碳,硝态氮对土壤有机质、全氮和微生物量碳氮的变化最为敏感。综上,植被恢复能够提高土壤可溶性氮组分含量、密度及其占全氮比例,增加土壤氮的有效性,以刺槐、柠条提升效果最好。