长期氮沉降和降雨变化对温带森林甲烷和氧化亚氮排放的影响

Taking the broad-leaved Korean pine forest, the typical vegetation types in the temperate of our country, as the research object, using the natural rainfall fluctuations and large scale long-term field manipulation experiment of rainfall and nitrogen, Measuring of Long-term greenhouse gas (CH4 and NO2 ) fluxes at high frequency using chamber-GC method, soil physical and chemical properties, microbial activity, the mineralization of soil organic matter and litter decomposition dynamics during typical and extreme dry-wetting events, This project intend to (1) analyze Influence of long-term nitrogen addition and change in precipitation on soil greenhouse fluxes and the driving mechanism; ( 2 ) to search the response linkage among product and consuming processes and ecological processes of greenhouse gas emissions and to study the long-term effects of nitrogen deposition and precipitation on soil greenhouse gas emissions and its mechanism. The outputs will provide data and knowledge for assessment of greenhouse gas balance under current condition and future global change scenarios.

以我国温带典型植被类型阔叶红松林为研究对象，依托大尺度野外控水-施氮双因素长期控制实验平台，结合降水自然波动和短期控制实验，动态测定“热点事件”和长时间序列林地CH4和N2O排放和相关植物和根际过程、土壤物理化学属性、微生物群落活性和土壤有机质矿化等生态学过程，观测与模型分析相融合，分析 (1) 长期持续氮沉降和降水变化对温带森林甲烷和氧化亚氮排放的影响及调控因子；（2）建立温带森林甲烷和氧化亚氮排放生产消耗的微观机制与宏观生态过程间的反馈链接，确定长期持续氮沉降和降水变化对温带森林土壤甲烷和氧化亚氮排放的主要影响机制。研究结果将为我国森林温室气体现实收支和未来全球变化情景下温室气体收支变化的评估与预测提供知识和数据支撑。

以我国温带典型植被类型阔叶红松林为研究对象，依托大尺度野外控水-施氮双因素长期控制实验平台，结合短期控制实验，动态测定“热点事件”和长时间序列林地CH4和N2O排放和相关植物和根际过程、土壤物理化学属性、微生物群落活性和土壤有机质矿化等生态学过程，观测与模型分析相融合，分析了长期持续氮沉降和降水变化对温带森林甲烷和氧化亚氮排放的影响及调控因子；确定长期持续氮沉降和降水变化对温带森林土壤甲烷和氧化亚氮排放的主要影响机制。研究工作按照计划完成。.研究发现（1）氮添加对土壤N2O排放速率有显著长期效应，该效应随氮添加实验的持续进行愈加显著。氮添加连续处理10年后长白山阔叶红松林土壤氧化亚氮排放速率较对照处理增加8.5倍，而实验进行了第5年时土壤氧化亚氮排放较对照处理仅增加1倍。氮添加对于氧化亚氮的短期效应略低于长期效应。氮添加对CH4吸收速率也一定的长期效应。连续氮添加10年后甲烷排放速率较对照处理降低33%，而实验第5年时土壤甲烷吸收速率近较对照处理降低17%。该结果显示持续氮沉降对氧化亚氮排放和甲烷吸收速率的影响有叠加效应。（2）降水减少30%处理可降低N2O排放17–45%，而氮添加和降水减少共同作用则使土壤N2O排放增加了58-140%，且比单独氮添加促进作用更加显著。这显示随着大气氮沉降增加，干旱可能会转而促进土壤N2O排放。（3）长期氮添加影响甲烷和氧化亚氮排放的机理主要表现在：1）促进了土壤自养硝化速率、增加土壤对无机氮的吸附通量及降低植物氮吸收等途径增加了土壤中氮浓度；2）影响土壤孔隙度、容重等物理结构，以及减少植物水分利用等方式影响土壤淋溶；3）影响土壤有机质稳定性；4）影响土壤及输入凋落物基质质量。.本项目共发表论文7篇，培养研究生8人，三人次获得国家自然科学基金青年项目资助。