亚热带森林土壤可溶性有机氮特性及氮沉降的影响

可溶性有机氮（DON）在亚热带森林土壤氮素转化过程中发挥着十分重要的作用，然而对该地区森林土壤DON的性质、数量、形成机制和动态及其在调控关键氮素转化过程中的作用仍不清楚，尤其目前氮沉降增加对DON的影响存在很多不确定性。本项目通过选择福建三明亚热米槠带常绿阔叶天然林、次生林、杉木人工林等类型，开展森林土壤DON特性、动态变化和影响因素研究，以该地区典型植被类型土壤为对象，利用15N同位素标记技术，室内培养与野外试验相结合，研究氮沉降对土壤DON动态变化规律和形成机理的影响、DON在土壤氮素转化过程中的调控作用；揭示氮沉降影响亚热带森林土壤氮素转化过程的可能机制，为深入认识和评价DON在森林土壤氮循环中的作用和贡献提供科学依据，为进一步研究我国森林土壤氮素转化对全球变化的响应提供科学理论基础和数据储备。

森林土壤可溶性有机氮（DON）的成分主要包括多肽、氨基糖、蛋白质、多酚、单宁和氨基酸-腐殖酸复合物等；主要来自凋落物和土壤有机质的溶解和分解，尽管其在土壤氮库中所占比例较小，但是它对氮素转化和氮素营养发挥了十分重要的调控作用。通过模拟可溶性碳对亚热带杉木人工林土壤氮转化的影响，发现可溶性碳降低土壤无机氮含量，且1000 mg C·kg-1葡萄糖添加量是影响土壤氮的分界点。但对土壤碳含量较高的罗浮栲阔叶林土壤而言，结果有所差异。而且发现蔗糖没有类似的影响。相关研究表明植物中的单宁降低土壤硝态氮含量，但是本研究发现凋落物（杉木和竹叶）也可降低土壤无机氮含量，而这种影响与凋落物单宁含量有关。进而发现，短期内铵态氮降低幅度大于硝态氮；很可能与不同时期凋落物分解释放的碳有关。针叶杉木林土壤多酚含量最高，单宁和可溶性糖最低，且均与另两个阔叶树种差异显著。杉木和罗浮栲林土壤多酚含量随着野外试验中N添加量的增加而显著降低。但是氮沉降增加了土壤可溶性糖含量，各林分凋落物中多酚、单宁和可溶性糖含量受N沉降的影响不显著。可见，森林生态系统中可溶性有机氮和无机氮与多酚类物质（单宁）的作用，也许是可溶性有机氮特性的表现形式之一，该项目试图探究单宁与氮（有机、无机）络合物的形成条件，稳定性及参与土壤有机氮转化的差异。作为可溶性有机氮的主要成分，氨基酸在土壤氮素转化过程发挥着重要的作用，研究表明：（1）蛋氨酸与酸性、中性、碱性氨基酸对土壤氮素转化的影响差异较大。蛋氨酸不但显著增加了土壤NH4+-N，也显著降低了土壤NO3--N含量，并在一定程度上促进了N2O的排放。（2）蛋氨酸显著抑制了土壤硝化作用，且与亚热带酸性森林土壤的硝化潜势较弱无关。（3）氨基酸在酸性森林土壤中矿化迅速，其中蛋氨酸相对较慢。丙氨酸和蛋氨酸均对土壤NH4+有正激发效应，而蛋氨酸对土壤原有机氮矿化的激发较大；土壤水分条件调节氨基酸对土壤氮素转化的影响。采用不同浸提剂(水、0.5 mol·L-1K2SO4、2.5和13mol·L-1 H2SO4)研究了不同氮组分间相互转化的关系，以及氮素、凋落物等对这种转化的调节作用，进而分析可溶性有机氮在土壤氮素转化中的作用。本项目对认识亚热带森林土壤可溶性有机氮的生态行为和功能具有重要意义，可为深入研究森林土壤氮素转化对全球变化的响应提供科学理论依据。