氮沉降对南亚热带森林土壤CO2、CH4和N2O通量影响的机理

温室气体减排和氮沉降全球化日益成为人们关注的焦点。氮沉降已成为影响森林土壤主要温室气体（CO2、CH4和N2O）通量的重要因子之一，但我们还不清楚氮沉降对森林土壤CO2、CH4和N2O 通量影响过程及机理。本项目利用国内首个模拟氮沉降增加永久样地，通过10-12年连续的氮添加试验，研究南亚热带代表性森林(马尾松林、混交林和阔叶林)土壤CO2、CH4、N2O通量对氮沉降的响应，旨在阐明（1）氮沉降对"氮饱和"和"氮限制"森林土壤CO2、CH4、N2O通量影响的过程特征及其差异；（2）不同氮状态森林土壤CO2、CH4、N2O通量对氮沉降的响应机理。本项目的实施，可为评估未来氮沉降对南亚热带森林土壤主要温室气体通量的影响提供理论基础，为我国制定温室气体减排、区域碳管理和氮氧化物排放等政策提供科学依据；同时可为该领域在热带亚热带地区的研究做出原创性贡献。

全球变化及其引起的环境问题已成为21世纪人类面临的重大挑战之一，同时，城市化进程及日益增加的大气氮（N）沉降已对全球N素循环产生了重大影响，进而影响着森林土壤主要温室气体的通量。温室气体减排和氮沉降全球化日益成为人们共同关注的焦点。在此背景下，我们选择了南亚热带区域不同类型的森林（人工林、针阔叶混交林和季风常绿阔叶林）为研究对象，以鼎湖山森林生态系统长期氮沉降研究样地（DHSLTNR）为依托，新增了“鹤山人工林氮、磷添加实验” 样地和“城市化（珠三角区域）样带”，进行了模拟N沉降、P添加及城市化对我国南亚热带森林土壤CO2、CH4和N2O通量影响过程及机理研究。按照项目任务书要求，很好地完成了该课题的研究内容。本项目的实施，可为评估未来氮沉降对我国南亚热带森林土壤主要温室气体通量的影响提供机理解释，同时为开展“林冠模拟氮沉降和降雨对森林土壤CO2、CH4和N2O通量影响(青年-面上连续项目，No.31370011)”对比研究提供了数据支持。本项目取得的主要研究结果如下：.1）连续11年模拟N添加对鼎湖山混交林和马尾松林土壤主要温室气体通量的影响程度进一步增强（尤其中N处理样方与对照相比达到了显著差异），而季风林中，大量N流失导致这种“增强趋势”不明显；添加P将在一定程度上缓解了大气N沉降对土壤主要温室气体通量的影响程度；.2）发现氮沉降显著降低南亚热带固氮树种人工林土壤对大气CH4吸收、增加了N2O排放；适量P肥施用可削减热带、亚热带固氮树种人工林由N沉降导致的土壤N2O排放增量；.3）城市化导致的环境变化可降低城市森林土壤CH4吸收、降低碳吸存；.4）综述了国内外不同N沉降模拟实验方法，提出了传统的林下模拟施N方法绕过了可能发生在林冠的一系列N素循环重要过程，可能高估N素添加对森林土壤关键过程的影响程度，而低估其对森林冠层植物生理生态过程的影响。