亚热带常绿林土壤生态系统氮素吸附增持对凋落物分解过程的调控机理

Nitrogen is one of the important nutrient elements during the litter decomposition in forest soil ecosystem, and its presence is of important significance for many ecological processes including litter decomposition and accompanying element release. At present, nitrogen availability is generally believed to be one of the important controlling factors of litter decomposition, but the controlling mechanism about nitrogen element involving in litter decomposition is far away from clarity. Litter, as organic matter with lignocellulose structure, can adsorb nitrogen element to some extent, which will inevitably change the element constitution of litter itself and then affect the litter decomposition. But so far no related researches have been found to study the controlling mechanism of litter decomposition in terms of litter adsorption. In this project, for the first time we study the variation pattern of nitrogen adsorption holdings during litter decomposition and the effect on litter decomposition using the litterbag plus coarse sand quadrat design technique through field litter decomposition controlling experiment, in order to find the controlling mechanism on litter decomposition by nitrogen adsorption holdings. The exploration of this mechanism will perfect the research interest on litter decomposition, and be of important scientific significance for the research of soil-litter system and even the study of the carbon balance process.

氮素是森林土壤生态系统凋落物分解过程中重要的养分元素，氮素的存在对凋落物分解及其元素释放等生态过程具有重要的意义。目前普遍接受氮素的有效性作为凋落物分解重要的控制因子，但是关于氮素参与凋落物分解过程的调控机理还远未清楚。凋落物作为木质纤维素结构对氮素具有一定的吸附能力，这必然要改变凋落物自身的元素构成从而可能影响凋落物分解，但到目前为止没有相关研究尝试从吸附作用角度进行凋落物分解调控机理的研究。本项目主要通过野外凋落物控制实验，采用凋落物袋+粗砂样方设计技术，首次从凋落物吸附作用方面研究氮素吸附增持在凋落物分解过程中的变异规律以及对分解过程的影响，以期发现氮素吸附增持对凋落物分解过程的调控机理。这一机理的探索将会促进凋落物分解研究领域的完善，对于土壤-凋落物系统的研究乃至整个碳平衡过程的研究具有重要的科学意义。

氮素是影响森林土壤生态系统的重要养分元素之一，其对凋落物分解及其元素释放等生态过程具有重要的意义。目前普遍接受氮素的有效性作为凋落物分解重要的控制因子，但关于氮素参与凋落物分解过程的调控机理还远未清楚。本项目选择亚热带几种重要的针叶与阔叶林生态系统作为研究对象，采用氮素吸附模拟技术从凋落物吸附作用方面研究氮素吸附增持在凋落物分解过程中的变异规律以及对分解过程的影响，并进一步分析对该过程的调控机理。主要研究结果如下：1）氮素吸附随着凋落物分解的进行，吸附增持作用减弱；吸附增持量的变异不依赖于凋落物种类，土壤类型对其影响也较小；2）铵氮吸附随着氮沉降浓度的升高而对凋落物分解产生了抑制效应，但是对于阔叶凋落物与针叶凋落物所产生的抑制程度不同；3）铵氮吸附对于马尾松凋落物在后期略有抑制效应，但是对于甜槠则产生了明显的促进效应；4）微生物分解酶的活性与分解失重率呈现了高度的一致性，这显示氮素吸附后主要通过改善微生物的活性而调控凋落物分解过程。概括来讲氮素吸附增持是通过改善凋落物自身的氮素组成并进一步影响了微生物分解者活性来调控凋落物分解过程的。这一发现将有助于我们进一步理解氮素影响凋落物分解过程的机理，并有利于我们准确地预测凋落物分解过程以及土壤碳库动态。