沉降氮素在亚热带人工林生态系统中的分配及其对碳截存的贡献

人工林的碳汇作用被认为是减缓全球变化的可能机制和最有希望的选择，已成为应对全球变化研究的核心内容。亚热带红壤区是我国大气氮沉降最严重的地区之一，也是我国人工林分布的主要区域。日益增加的氮输入可能会通过改变森林生态系统的养分状况，而引起生态系统碳截存能力的变化。目前，沉降氮素在我国人工林生态系统中的分配及其对生态系统的碳截存贡献的研究相对缺乏。本研究以典型亚热带红壤丘陵区人工林生态系统为研究对象，利用稳定同位素示踪技术，在模拟不同氮素输入水平情景下，开展沉降氮素在人工林生态系统中的分配及其对生态系统碳截存贡献的研究。目标是确定沉降氮素在亚热带人工林生态系统中的分配格局，阐明植物和微生物对沉降氮素的竞争机制，量化生态系统对沉降氮素的固持能力，并探讨沉降氮素对亚热带人工林生态系统碳截存的贡献。研究成果将为准确模拟和预测我国亚热带人工林碳汇能力对全球变化的响应趋势提供宝贵的科学数据和理论依据。

本研究以典型亚热带红壤丘陵区人工林生态系统为研究对象，利用离子交换树脂法测定人工林生态系统大气无机氮沉降通量，同时利用稳定同位素示踪技术，开展沉降氮素在人工林生态系统中的分配及其对生态系统碳截存贡献的研究。目标是确定千烟洲人工针叶林大气氮沉降通量及其沉降氮素在亚热带人工林生态系统中的分配格局，阐明植物和土壤对沉降氮素的竞争机制，量化生态系统对沉降氮素的固持能力，并探讨沉降氮素对亚热带人工针叶林生态系统碳截存的贡献。本文的主要结论是：.1．.研究期间千烟洲亚热带人工针叶林的林内大气无机氮沉降通量为8.6—16.6 KgN•ha-1•a-1，平均值为11.6 KgN•ha-1•a-1。其中铵态氮沉降均占总氮沉降的72.6%，可以解释氮沉降总量变化的89.3%。千烟洲亚热带人工针叶林林内大气无机氮沉降通量全年基本呈双峰型变化，在春季3、4月份和夏季7、8月份出现两个高峰。.2．.施加 (15NH4 )2SO4标记肥后，千烟洲亚热带人工针叶林生态系统的15N固持率逐渐减低，1年后生态系统的15N固持率为26.0%，其中乔木、凋落物和0-40cm土壤层中固持的15N分别占整个生态系统的11.8%、37.2%和50.9%；施加K15NO3标记肥后，千烟洲亚热带人工针叶林生态系统的15N固持率1个月后出现峰值，之后逐渐减低，1年后生态系统的15N固持率为22.7%，其中乔木、凋落物和0-40cm土壤层中固持的15N分别占整个生态系统的22.7%、20.1%和57.2%。.3．.千烟洲人工针叶林生态系统对大气无机氮沉降的平均固持量为2.9 Kg N•ha-1•a-1，约占大气无机氮沉降总量的25%。大气无机氮沉降对千烟洲人工针叶林生态系统的固碳贡献量为97.2 kg C ha-1•a-1。