小兴安岭阔叶红松林生态系统对N沉降增加的响应

由于工业化进程的加速，大气N沉降成为许多地区森林生态系统土壤N的重要来源。小兴安岭林区地处北半球气候变化敏感区域，大气N沉降增加在该区域已愈加明显，由此引发的N沉降对于森林生态系统的影响越来越被广大科学家关注。本研究将系统研究阔叶红松林生态系统对N沉降增加的响应，分别研究阔叶红松林生态系统木本植物生长对N沉降增加的响应，定量评估N沉降增加时森林生态系统地上部分碳汇的变化情况；阔叶红松林生态系统植物多样性格局对N沉降增加的响应，系统评估N沉降增加时物种的变化和个体数量的变化趋势；阔叶红松林生态系统土壤有机碳对N沉降增加的响应，定量评估N沉降增加时土壤碳汇的变化情况；阔叶红松林生态系统土壤碳通量对N沉降增加的响应，定量评估N沉降增加时土壤表面碳通量的增减。此项研究可定量评估N沉降对于小兴安岭林区主要生态系统的影响程度，填补小兴安岭森林生态系统对N沉降增加的响应研究空白。

小兴安岭地处北纬48度，近年来，无论是温度、降水还是氮（N）沉降均表现出了很大的波动性，变化明显，属高度气候敏感区域。该区域的地带性顶极植被——阔叶红松林生态系统也必定会表现出一定的响应。基于此，本研究从2011年开始，共设4个梯度4个重复的施N处理，即对照（Control, CK）、低N（LowN, TL）、中N（Moderate N, TM）和高N（High N, TH），分别按0、50、100和150 kg N•hm-2•a-1进行外加N（NH4NO3）处理。在人工模拟N沉试验降样地内，分别研究了细根对N沉降的响应，极端降水对生态系统的影响，雪被厚度变化对冬季土壤呼吸的影响，地上生物量、土壤碳库对N沉降的响应，土壤微生物对N沉降的响应等内容。. 从2011-2015年，经过连续5年的野外观测和室内测试，得出研究结论如下：1）N沉降显著改变了根系直径、结构和化学组分，但对N沉降增加背景下根系碳（C）循环还缺乏定量研究；下一步将把根系周转、呼吸和解剖结构相结合进行研究，会更加全面地解释N沉降对地下生态系统的整体影响。2）加入水分修正系数c的Rs与T5、W5指数关系模型可更好的表征土壤含水量和土壤温度对土壤呼吸影响，不同雨季时期的强降雨均对土壤的温度敏感系数Q10有着明显的影响。在土壤呼吸拟合模型中不能只考虑单一变量的影响，而应综合考虑各变量的影响和主导因子，从而提高模型的拟合准确度。3）雪被厚度改变了冬季土壤呼吸的速率，主要原因在于雪被隔绝了外界气温的低温影响。而N沉降在冬季并未显著影响土壤呼吸。4）各处理样地活生物量碳储量没有显著区别；各浓度N沉降处理的生长季土壤呼吸具有相同的季节性变化规律，且土壤呼吸速率与土壤温度之间显著相关；模拟氮沉降对森林土壤有机碳没有显著影响，土壤碳库对N添加的响应不敏感。5）相同施氮条件下，土壤微生物的生物多样随着雪被梯度的升高加大，表明土壤微生物多样性与雪被梯度正相关。. 小兴安岭地处北半球全球气候变化敏感区域，未来全球变化对该地区的影响将愈发明显，由此而引发的该地区森林生态系统对全球变化的响应和相关反馈机制的研究，将会越来越被科学界所关注。.