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。     

Research on acidification in forest soil driven by atmospheric nitrogen deposition

Soil acidification is defined as the process in which exchangeable cations are leaching and soil H⁺ concentration is raising thereby increases soil acidity. Changes in soil pH value and acid neutralizing capacity are mainly indicators of soil acidification. Soil acidification is considered to be a serious ecological and environmental issue, which not only reduces soil quality, but also decreases biodiversity of forest ecosystem and induces forest decline. With nitrogen (N) deposition rapidly increasing, its contribution to soil acidification becomes a major concern in the world. However, the impact of increased N deposition on soil acidification is not well addressed highlighting the need for further attention to the issue. In this paper, the studies on forest soil acidification induced by N deposition were reviewed. The factors related to soil acidification driven by N deposition were classified and discussed, which included soil acidic buffering capacity, N components in atmospheric N deposition, climate, plant species in forests, and N status in ecosystem. Iron (Fe) buffering phase and the consequent Fe toxicity occurring to the acidified soil caused by high N deposition were concerned. The scarcity of phosphorus (P) element induced by soil acidification was particularly emphasized. The research methods used to study soil acidification driven by N deposition were also evaluated. In the end we stressed the importance of the study on soil acidification especially in tropical and subtropical regions driven by N deposition and its mechanisms. This paper can serve for maintaining sustainable forest and agricultural ecosystems.     

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。     

Effects of simulated N deposition on understorey vegetation of a boreal coniferous forest

1. We report the short-term effects of simulated nitrogen (N) deposition on the understorey of a boreal forest in northern Sweden. Doses of ¹⁵N double-labelled NH₄NO₃ (0·5, 12·5, 25·0 and 50·0 kg N ha^–1) were applied to 1 m² plots in the summer of 1995 and plants were harvested the following autumn.
2. No significant treatment effects were found in either above- or below-ground biomass which was distributed as follows: the ericaceous shrub Vaccinium myrtillus contributed 76%, the grass Deschampsia flexuosa 4%, and the bryophytes Dicranum majus and Pleurozium schreberi 20%.
3. The recovery of applied N in these species was 24, 27, 27 and 32% of the 0·5, 12·5, 25·0 and 50·0 kg N ha^–1 applications, respectively, and thus the recovery increased with the N dose.
4. In the 0·5 kg N ha^–1 treated plots, the highest concentrations of fertilizer-derived ¹⁵N were found in the bryophytes, while in plots given the three higher N applications, leaves of D . flexuosa had the highest concentrations.
5. N application resulted in elevated concentrations of free amino acid N, which indicate increased storage of N in plant tissues. Furthermore, the N application resulted in increased damage to V . myrtillus by natural enemies. The severity of disease caused by two foliar parasitic fungi showed a clear numerical response to N treatment, as did the amount of herbivory as a result of Lepidoptera larvae.     

模拟氮沉降对温带森林土壤酶活性的影响

森林土壤酶作为土壤中最活跃组分,能影响生态系统的物质循环过程,其活性能快速反映氮沉降对土壤环境的变化。以北京地带性植被辽东栎林为研究对象,利用模拟氮沉降方法,原位设计低氮(50 kg N hm~(-2)a~(-1),N50)、高氮(150 kg N hm~(-2)a~(-1),N150)两个施氮水平,每个施氮水平设置Na NO_3、(NH_4)_2SO_4、NH4NO_33个不同的施氮类型,另设置空白对照(0 kg N hm~(-2)a~(-1),N0)。从时间格局上研究不同氮素化学形态和剂量对温带森林土壤6种酶(脲酶、酸性磷酸酶、碱性磷酸酶、β-葡萄糖苷酶、多酚氧化酶和过氧化氢酶)活性的影响。结果表明:在氮形态和水平的交互作用下,NH4NO3-N处理的脲酶活性显著高出NO~-_3-N处理的24.20%(N50),NH~+_4-N处理对酸性磷酸酶活性的影响显著高出NO~-_3-N处理的13.82%(N150);在NH~+_4-N和NH_4NO_3-N处理中,N50水平下的脲酶活性分别高出N0处理的38.90%和24.20%,差异显著。对无氮形态和水平交互作用的酶活性分析得出,不同的施氮水平,对碱性磷酸酶和多酚氧化酶的酶活性有显著促进作用,碱性磷酸酶活性在N50和N150处理下分别比N0高20.2%和11.5%,N50和N150处理对多酚氧化酶活性的促进作用分别比N0处理高64.3%和41.8%,差异显著(P0.05);NH~+_4-N处理对β-葡萄糖苷酶活性具有显著促进作用(P0.05),不同的施氮形态,对碱性磷酸酶、多酚氧化酶和过氧化氢酶的酶活性无显著影响。6种酶活性均呈现了显著的时间变化,氮添加对森林土壤酶活性的时间分异规律没有显著影响。此外,土壤微生物量碳、硝态氮和铵态氮含量与酶活性具有显著相关性(P0.05)。以上结果表明,氮添加通过改变森林土壤的环境因子,影响了土壤中的水解酶和氧化酶活性,进而改变了土壤有机碳库和养分循环。     

模拟氮沉降对温带阔叶红松林地土壤氮素净矿化的影响

以长白山阔叶红松混交林为研究对象,于2006—2008年原位模拟不同形态氮((NH4)2SO4、NH4Cl和KNO3)沉降水平(22.5和45kgN·hm-2·a-1),利用树脂芯法技术(resin-core incubation technique)测定了表层(有机层0～7cm)和土层(0～15cm)土壤氮素净矿化、净氨化和净硝化通量的季节和年际变化规律。同时,结合前人报道的有关林地碳、氮过程及其环境变化影响的结果,力求有效预估森林生态系统中氮素年矿化通量对大气氮沉降量和水热条件等因子变化的响应。结果表明,长白山阔叶红松林地土壤氮素年净矿化通量为1.2～19.8kgN·hm-2·a-1,2008年不同深度的土壤氮素年净矿化通量均显著高于2006和2007年(P<0.05)。随着模拟氮沉降量增加,土壤氮素净矿化通量也随之增加,尤其外源NH4+-N输入对净矿化通量的促进作用更为明显(P<0.05),但随着施肥年限的延长,这种促进作用逐渐减弱。与林地0～15cm土壤相比,氮沉降增加对0～7cm有机层氮素净氨化和净矿化通量的促进作用更为明显,尤其NH4Cl处理的促进作用更大。结合前人报道的野外原位观测结果,土壤氮素年净矿化通量随氮素沉降量的增加而增大,氮沉降量对不同区域森林土壤氮素净矿化通量的贡献率约为52%;氮沉降量(x1)和pH值(x2)可以解释区域森林土壤氮素年净矿化通量(y)变化的70%(y=0.54x1-18.38x2-109.55,R2=0.70,P<0.0001)。前人研究结果仅提供区域年均温度,未考虑积温的影响,这可能是造成年净矿化通量与温度无关的原因。今后的研究工作应该加强区域森林土壤积温观测,进而更加准确地预估森林土壤氮素的年净矿化通量。     

模拟氮沉降对温带森林土壤线虫群落组成和代谢足迹的影响

已有研究表明氮沉降可显著影响土壤线虫群落组成和多样性。然而,目前大多数研究集中在无机氮沉降的影响,而对于不同氮素形态对土壤线虫群落影响的研究还不是很清楚。利用运行5年的模拟氮沉降试验平台,开展了4个氮添加处理即对照(无氮添加,CK)、无机氮(硝酸铵,IN),有机氮(尿素和甘氨酸1∶1混合,ON)和混合氮(无机氮和有机氮7∶3混合,MN)添加对温带森林土壤线虫群落组成和多样性的影响研究,采用浅盘法分离线虫,土壤性质如p H、含水量、全碳全氮分别采用电位法、烘干法和元素分析仪法进行测定,应用营养类群组成、区系分析和代谢足迹分析不同形态氮沉降下土壤线虫群落结构特征。共分离线虫50个属,其中在CK样地中共发现29个属,在IN,ON和MN处理中分别发现线虫属37个,34个和29个,盘旋属Rotylenchus和大节片属Macroposthonia在所有处理中均为优势属。结果表明,与CK相比,IN处理、ON处理和MN处理均显著增加了土壤硝态氮含量。与无机氮相比,混合氮处理显著降低了食真菌线虫数量,有机氮处理显著增加了捕食杂食性线虫数量。与对照相比,无机氮处理显著增加了线虫多样性指数(H'),IN处理的均匀度指数(J)显著高于CK和MN处理,混合氮处理对应的优势度指数(λ)显著高于其他3个处理。在CK和ON处理,线虫的结构指数(SI)较高,富集指数(EI)较低,表明这两个处理的土壤受干扰程度较小,食物网处于结构化状态。在IN和MN处理,土壤线虫富集指数和结构指数均较高(50),表明食物网稳定成熟。食真菌线虫代谢足迹和生物量碳在无机氮处理最高。有机氮和混合氮处理显著增加了捕食杂食性线虫代谢足迹和生物量碳。以上结果表明,不同氮素形态不仅对土壤线虫群落组成产生了影响,而且其代谢足迹也发生了显著的变化,这一结果有助于揭示温带森林对氮沉降的响应机制。     

模拟氮沉降对温带典型森林土壤有效氮形态和含量的影响*

通过室内模拟氮沉降试验,研究了氮沉降对温带典型森林土壤有效氮的影响.结果表明:试验期间,与对照相比,经过氮沉降处理的土壤铵态氮、硝态氮和有效氮均呈增长的趋势,增加的程度取决于森林类型、土层、氮处理类型和氮处理的持续时间.氮沉降对不同林型土壤有效氮形态和含量的影响不同,氮沉降对混交林的影响弱于阔叶林,强于针叶人工纯林;土壤A层对氮沉降的敏感程度大于土壤B层;铵态氮形态沉降对土壤铵态氮含量的影响比对土壤硝态氮含量的影响大,而硝态氮形态沉降对土壤硝态氮含量的影响比对土壤铵态氮含量的影响大,混合形态的氮沉降对二者均有促进作用,且增加幅度更高;氮沉降对土壤有效氮的影响存在累加效应.     

模拟氮沉降凋落物管理对樟树人工林土壤呼吸的影响

以湖南省植物园樟树人工林为对象,研究了模拟氮沉降下,不同凋落物处理对土壤呼吸的影响。设置4个施氮水平,分别为CK(0 kg N hm~(-2)a~(-1))、LN(50 kg N hm~(-2)a~(-1))、NM(150 kg N hm~(-2)a~(-1))以及HN(300 kg N hm~(-2)a~(-1));凋落物处理分别为去除凋落物、添加凋落物以及凋落物对照组。经过为期2年的观测研究,结果表明:(1)模拟氮沉降不同凋落物处理下,土壤温度呈现显著的季节性变化,但不存在显著差异;土壤湿度呈现显著的波动性变化,施氮及凋落物管理对土壤温度无影响。土壤湿度仅受凋落物管理的影响。在不同施氮水平下,去除凋落物的土壤湿度与加倍凋落物的土壤湿度均存在显著差异性。(2)模拟氮沉降不同凋落物处理下,土壤呼吸均呈现显著的季节性变化,最大值出现在6—8月;最小值出现在1月,且在生长季期间(4—8月),不同处理下土壤呼吸存在显著差异。(3)施氮对土壤呼吸表现为抑制作用,添加凋落物对土壤呼吸起促进作用,去除凋落物对土壤呼吸起抑制作用。(4)在凋落物对照组中,LN、MN、HN较CK相比,土壤呼吸速率年均值分别降低了35.4%、30.6%、36.8%,且各施氮水平与CK存在显著差异(P0.05);添加凋落物处理下,LN、MN、HN处理较CK相比,土壤呼吸速率年均值土壤呼吸分别降低了23.2%、15.8%、14.7%。去除凋落物处理下,LN、MN、HN较CK相比,土壤呼吸速率年均值分别降低了3.5%、0.5%、-11.6%。且添加或去除凋落物均能削弱施氮对土壤呼吸的抑制作用,且这种作用随着施氮水平的增加而增大。(5)土壤呼吸与5 cm处土壤温度存在显著相关性(P0.05),土壤温度可解释土壤呼吸变异的47.76%—72.61%;与土壤湿度呈现正相关,但未达到显著相关水平(P0.05)。     

模拟氮沉降下南方针叶林红壤的养分淋溶和酸化

以中国科学院红壤生态实验站林草生态试验区针叶林红壤为研究对象,在恒温(20 ℃)条件下,通过大土柱（直径10 cm、高60 cm）,8个月间隙性淋溶试验模拟研究了不同氮输入量（0、7.8、26和52 mg N/月/柱）对针叶林红壤NO₃^-、NH₄⁺、H⁺和土壤盐基离子(Ca²⁺、Mg²⁺、K⁺、Na⁺⁾淋溶以及土壤酸化的影响.结果表明,土壤交换态盐基总量、Ca²⁺和Mg²⁺淋溶量随氮输入量的增加而增加,土壤交换态Na⁺和K⁺则无明显影响.4种N输入处理的土壤交换态盐基总量净淋溶（淋溶出的盐基与淋洗液累计输入的盐基之差）分别占土壤交换性盐基总量的13.9%、18.6%、31.8% 和57.9％,土壤交换态Ca²⁺净淋溶分别占土壤交换性Ca²⁺总量的19.6%、25.8%、45.3%和84.8%,土壤交换态Mg²⁺净淋溶分别占土壤交换性Mg²⁺总量的4.4%、6.1%、10.9%和17.1%.随氮输入量增加,表层土壤pH值逐渐下降,4种N输入处理的表层土壤pH（KCl）分别为3.85、3.84、3.80和3.75;随氮输入量增加,淋溶液中无机氮、NO₃^-和H⁺逐渐增加.氮沉降可促进针叶林红壤的有机氮矿化,加速养分淋失和土壤酸化.     

凋落物与单宁酸对森林土壤无机氮的影响

采用室内培养试验,研究了不同凋落物和单宁酸对森林土壤硝态氮和铵态氮的影响.结果表明：凋落物和单宁酸加入均降低了土壤硝态氮和铵态氮含量.杉木凋落物使红壤硝态氮和铵态氮含量分别降低6.1%～25.9%和19.7%～68.6%.杉木凋落物中黄红壤无机氮含量的降幅大于毛竹,对铵态氮的影响极显著.与对照相比,单宁酸处理能显著降低黄红壤中铵态氮含量,单宁酸浓度越高,其降幅越大,至高浓度(HG)时,其降幅达31.9%～57.8%.随着培养时间的延长,低浓度单宁酸处理(HL)中硝态氮含量降幅逐渐增大,第84天达到4.5%;在HG处理下,第7～28天的硝态氮含量增加了10.3%～18.5%,而第56和85天分别降低 23.9%和42.3%.     

模拟氮沉降对温带典型森林土壤有效氮形态和含量的影响

通过室内模拟氮沉降试验,研究了氮沉降对温带典型森林土壤有效氮的影响.结果表明：试验期间,与对照相比,经过氮沉降处理的土壤铵态氮、硝态氮和有效氮均呈增长的趋势,增加的程度取决于森林类型、土层、氮处理类型和氮处理的持续时间.氮沉降对不同林型土壤有效氮形态和含量的影响不同,氮沉降对混交林的影响弱于阔叶林,强于针叶人工纯林;土壤A层对氮沉降的敏感程度大于土壤B层;铵态氮形态沉降对土壤铵态氮含量的影响比对土壤硝态氮含量的影响大,而硝态氮形态沉降对土壤硝态氮含量的影响比对土壤铵态氮含量的影响大,混合形态的氮沉降对二者均有促进作用,且增加幅度更高;氮沉降对土壤有效氮的影响存在累加效应.     

Availability and uptake of inorganic nitrogen in a mixed old-growth coniferous forest

Old-growth forest stands of mixed species composition provide the opportunity to study species-specific influences on soil properties. We monitored rates of nitrogen mineralization, nitrification and an index of ammonium and nitrate uptake in a mixed old-growth stand of Douglas-fir (Pseudotsuga menziesii), western hemlock (Tsuga heterophylla) and western redcedar (Thuja plicata) over a two-year period. Litter and mineral soil (0–10-cm depth) were sampled adjacent to ten large trees of each species. After initial characterization of litter and soil, buried bags were incubated in both layers for ca. 2-month intervals. Soil and litter pH was lowest near western hemlocks. Nitrification, nitrate concentrations, and percent uptake as nitrate differed among the tree species; rates were highest near western redcedars. For all species, percent nitrification and nitrate uptake rate were higher in soil than in litter. The results indicate species-specific effects on ammonium and nitrate production and uptake within this forest type.The research described in this article has been funded in part by the US Environmental Protection Agency. This document has been prepared at the EPA Environmental Research Laboratory in Corvallis, Oregon, through Contract No. 68-C8-0006 to ManTech Environmental Technology, Inc. It has been subjected to the Agency's peer and administrative review and approved for publication. Mention of trade names or commercial products does not constitute endorsement or recommendation for use.The research described in this article has been funded in part by the US Environmental Protection Agency. This document has been prepared at the EPA Environmental Research Laboratory in Corvallis, Oregon, through Contract No. 68-C8-0006 to ManTech Environmental Technology, Inc. It has been subjected to the Agency's peer and administrative review and approved for publication. Mention of trade names or commercial products does not constitute endorsement or recommendation for use.     

模拟氮沉降及经营方式对毛竹林土壤酶活性的影响

研究粗放经营和集约经营条件下毛竹林蔗糖酶、纤维素酶、硝酸还原酶、脲酶和过氧化氢酶5种土壤酶活性对4种氮沉降水平(0、30、60和90 kg·hm^-2·a^-1)的响应.结果表明:与粗放经营相比,集约经营分别显著提高土壤蔗糖酶、纤维素酶和脲酶活性55.5%、112.9%和28.6%,显著抑制硝酸还原酶活性31.5%,对过氧化氢酶活性的影响不显著.氮沉降显著抑制粗放和集约经营方式下毛竹林蔗糖酶活性20.0%～49.4%和36.2%～45.1%、纤维素酶活性20.5%～46.3%和18.3%～49.0%、硝酸还原酶活性67.9%～85.2%和15.2%～34.2%,以及集约经营毛竹林脲酶活性23.1%～47.6%,显著增加了粗放经营毛竹林土壤脲酶活性8.1%～50.6%,对过氧化氢酶活性的影响不显著.氮沉降与经营方式的复合作用除对过氧化氢酶活性的影响不显著外,对其他4种土壤酶活性的影响均达到显著水平.     

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。     

亚热带米槠天然林土壤氨氧化微生物对模拟氮沉降的响应

我国亚热带地区是全球氮沉降的热点区域。氮沉降会影响氨氧化微生物的丰度和群落结构,进而改变土壤微生物驱动的养分循环。目前对新近发现的完全氨氧化菌认识不足,极大地制约了对森林土壤氨氧化微生物响应氮沉降的整体认识。本研究以福建省三明市辛口镇格氏栲自然保护区长期模拟氮沉降处理土壤为研究对象,利用实时定量PCR方法,研究氨氧化微生物(包括氨氧化细菌AOB、氨氧化古菌AOA和完全氨氧化菌comammox Nitrospira),尤其是完全氨氧化菌的amoA基因丰度。模拟氮沉降处理包括:不添加N(CK)、低氮(添加40 kg N·hm^-2·a^-1,LN)和高氮(添加80 kg N·hm^-2·a^-1,HN)。结果表明: 8年的氮添加降低了土壤pH值和有机碳含量,提高了土壤硝态氮含量。供试土壤的AOB丰度低于检测限,无法获得目的片段。高氮处理显著提高了AOA丰度,但对完全氨氧化菌clade A和clade B丰度无显著影响。两种氮添加处理均降低了完全氨氧化菌/AOA值,表明氮添加降低了完全氨氧化菌在亚热带森林土壤氨氧化微生物类群中的相对竞争力。针对完全氨氧化菌clade A和clade B的扩增都存在非特异性产物,表明针对森林土壤的高特异性和覆盖度设计引物的必要性。Clade A和clade B丰度与总氮和铵态氮含量呈显著正相关,clade B丰度还与有机碳含量呈显著正相关。总之,模拟氮沉降提高了AOA在亚热带米槠天然林土壤硝化过程中的相对重要性,这些发现可为该地区应对全球变化和氮沉降的风险评估提供理论依据。     

模拟氮沉降对鼎湖山森林土壤酸性磷酸单酯酶活性和有效磷含量的影响

采用野外原位试验模拟氮(N)沉降,研究了其对鼎湖山马尾松林、混交林和季风林3种森林类型土壤酸性磷酸单酯酶活性(APA)和有效磷(AP)含量的影响.在季风林中设置对照(0 kg N·hm-2·a-1)、低N(50 kg N·hm-2·a-1)、中N(100 kg N·hm-2·a-1)和高N(150 kg N·hm-2·a-1)处理,在马尾松林和混交林中只设置对照、低N和中N处理.结果表明:随着土层加深,土壤APA和AP含量降低.土壤APA在季风林中最高,而AP含量在3种林型中没有显著差异.N沉降增加对土壤APA的作用与林型有关.季风林中适度N沉降可使APA升高,且低N处理的APA(19.52 μmol·g-1·h-1)最高;马尾松林和混交林中,中N处理的APA最高,分别为12.74和11.02 μmol·g-1·h-1.3种林型的AP含量均在低N处理下最高,但各N处理之间的差异并不显著.土壤APA与AP含量之间呈显著正相关关系.     

模拟氮沉降对太岳山油松林土壤酶活性的影响

为研究土壤酶活性对氮沉降增加的响应,以山西太岳山油松人工林和天然林为研究对象,于2009年8月开始实施模拟氮沉实验,试验设置对照(CK,0 kg N hm-2a-1);低氮(LN,50 kg N hm-2a-1);中氮(MN,100 kg N hm-2a-1);高氮(HN,150 kg N hm-2a-1)4种氮处理,自2012年起每年5、7、9月在各处理样方采集表层0—20 cm土壤,测定土壤酶活性(过氧化物酶、多酚氧化酶、纤维素酶、蔗糖酶、脲酶、中性磷酸酶)。研究结果表明:施氮处理下的脲酶与中性磷酸酶活性均有所提高,而低氮处理下天然林中的多酚氧化酶与人工林中的蔗糖酶显著低于对照,中氮、高氮处理下过氧化物酶、多酚氧化酶、天然林中的纤维素酶以及人工林中的蔗糖酶显著降低。总的来说,人工模拟氮沉降促进了土壤中脲酶和中性磷酸酶的活性,抑制了过氧化物酶和多酚氧化酶的活性,并降低了天然林土壤中的纤维素酶活性和人工林中的蔗糖酶活性,但对天然林中蔗糖酶和人工林中的纤维素酶无影响。主导木质素降解的多酚氧化酶活性与纤维素酶、蔗糖酶活性显著相关,纤维素酶与蔗糖酶活性的下降可能是由木质素降解受到抑制,土壤微生物可利用碳源减少所引起。另外,受到天然林土壤含氮量较高的影响,与人工林相比,天然林的多酚氧化酶活性对模拟氮沉降更敏感。由于被抑制的酶均与土壤有机质降解密切相关,氮沉降增加将减缓山西油松林土壤有机质的降解,有利于有机质在土壤中的积累。     

Effects of surface soil removal on dynamics of dissolved inorganic nitrogen in a snow-dominated forest

To clarify the effect of vegetation and surface soil removal on dissolved inorganic nitrogen (N) dynamics in a snow-dominated forest soil in northern Japan, the seasonal fluctuation of N concentrations in soil solution and the annual flux of N in soil were investigated at a treated site (in which surface soil, including understory vegetation and organic and A horizons, was removed) and control sites from July 1998 to June 2000. Nitrate (NO3-) concentration in soil solution at the treated site was significantly higher than that of the control in the no-snow period, and it was decreased by dilution from melting snow. The annual net outputs of NO3- from soil at the treated site and control sites were 257 and -12 mmol m(-2) year(-1), and about 57% of the net output at the treated site occurred during the snowmelt period. NO3- was transported from the upper level to the lower level of soil via water movement during late autumn and winter, and it was retained in soil and leached by melt water in early spring. Removing vegetation and surface soil resulted in an increase in NO3- concentration of soil solution, and snowmelt strongly affected the NO3- leaching from treated soil and the NO3- restoration process in a snow-dominated region.