氮沉降对南亚热带森林植物多样性的影响及其机理

随着工业化进展加快和农业集约化程度的提高，氮沉降呈现出全球化的趋势，已成为全球尺度上生物多样性丧失的重要驱动因子。但是我们还不知道日益增加的氮沉降如何影响热带亚热带地区的植物多样性。在前期研究的基础上，本项目利用已建立的样地，通过长期模拟氮沉降增加试验，研究氮沉降对我国南亚热带三个代表性森林(马尾松林、混交林和季风常绿阔叶林)植物多样性的影响，旨在阐明：（1）"氮饱和"和"氮限制"森林植物多样性对氮沉降的响应及其过程特征；（2）氮沉降驱动的森林植物多样性变化的机理；（3）氮沉降对植物多样性的影响特征与植物生活型（乔木层、灌木层和草本层）的关系。本项目的实施，一方面可以为评估和预测未来氮沉降对我国南亚热带森林植物多样性的影响，以及为我国制定森林生物多样性保护和氮氧化物减排等政策提供科学依据；另一方面，可以为该领域在热带亚热带区域的研究做出原创性贡献，提高我国在该研究领域的国际地位。

生物多样性是人类赖以生存和发展的基础，然而人类活动引起的全球变化导致了生物多样性以前所未有的速度消失。目前，氮沉降已成为在全球尺度上生物多样性丧失的第三大驱动因子。在此背景下，我们在广东鼎湖山国家级自然保护区建立了森林生态系统野外长期氮沉降研究样地，并在国内率先开展森林生态系统对氮沉降的响应及其机理研究。本研究项目是该野外长期氮沉降研究计划的一个重要组成部分，其目的是探讨长期高氮沉降对热带亚热带森林生态系统植物多样性的影响。经过前期研究积累和为期3年的项目实施，该项目取得了如下重要研究成果：. （1）研究发现氮沉降增加威胁 “富氮”生态系统的植物多样性，挑战了传统的研究观点。传统的观点认为，大气氮沉降将降低“氮限制”（N-limited）生态系统的生物多样性而对“富氮”（N-rich）生态系统的影响则甚微。我们对热带亚热带区域典型的“富氮”（N-rich）森林生态系统（鼎湖山成熟林）进行了长达6年的氮沉降增加试验研究，结果表明，氮沉降通过诱导土壤酸化效应，引起“富氮”（N-rich）森林生态系统的植物多样性显著减少。该项研究首次报道了氮沉降对“富氮”森林的植物多样性的影响，不仅填补了国际上热带和亚热带区域氮沉降对森林植物多样性影响研究的空白，同时表明了氮沉降可能威胁“富氮”生态系统的植物多样性。. （2）揭示氮沉降与土地利用历史变化对森林植物多样性的影响具有“交互作用”。通过在鼎湖山国家级自然保护区6年多野外试验观察和分析比较，发现再造林（reforested forests）植物多样性对模拟氮沉降的响应格局因土地利用历史不同而异。该研究在国际上首次揭示了热带亚热带区域氮沉降与土地利用历史变化对森林植物多样性的影响具有“交互作用”。该研究表明了土地利用历史变化是决定森林植物多样性对氮沉降响应的重要因素，研究结果对于评估当前人类活动和大气氮沉降不断加剧的背景下森林植物多样性的变化具有重要的意义。. （3）在国际知名刊物上发表了综述论文，论述了近30年来中国氮沉降的发展趋势、氮沉降对中国各种生态系统的影响以及生态系统氮沉降临界负荷。该文的发表为学者和相关管理人员了解中国氮沉降问题提供了有价值的资料，今后将有力地推动中国在该方面的研究。