鄱阳湖流域森林土壤可溶性有机氮的生态过程

Soil soluble organic nitrogen (SON) affects microbial activity and soil nutrient's availability and plays an important role in regulating biomass production and species composition of terrestrial ecosystems. Although soil nitrogen exists mainly in organic state, research on nitrogen uptake in plants was focused on inorganic nitrogen (NH4+-N and NO3--N) so far, and less on SON. In this study contents, seasonal dynamics and chemical compositions of SON were investigated and discussed for different ecological forest types in Poyang Lake watershed. SON contents were measured by a combination of nuclear magnet resonance (NMR), isotope tracer (δ13C, δ15N), and high performance liquid chromatography (HPLC). The results are contradicting to traditional views of (the) terrestrial N cycling, and show that plants are able to access to organic N directly, without microbial mineralization from SON to inorganic N, and therefore compete efficiently with soil microbes for nutrients uptake of from the soil. These findings provide a new scientific basis for e.g. soil evaluation, management and protection, and rational fertilization strategies, and could thus contribute to environmental protection. The methods used in this study were found to be valuable to assess SON pathways from soil to plants. The mechanism of SON directly absorbed by plants should/will be explored in future studies, to promote a better understanding of its availability and ecological functions.

土壤可溶性有机氮（Soluble organic nitrogen，SON）通过直接或间接影响微生物的活性和营养元素的有效性，对陆地生态系统中的生产力及群落结构起重要调节作用。大多数土壤中的氮素是以有机态存在，但目前关于植物吸收氮素的研究主要集中在无机态氮（NH4+-N和NO3--N），而对土壤可溶性有机氮研究较少。本项目采用室内培养(控制实验)和野外观测相结合方法，综合利用核磁共振光谱，同位素示踪（δ13C，δ15N），高效液相色谱分析法以及微生物学等手段研究并阐述鄱阳湖流域不同森林类型土壤可溶性有机氮含量、化学组成与季节性动态变化，探索植物直接吸收土壤有机氮素机制，这可增进我们对土壤可溶性有机氮的生态功能进一步了解。研究结果或改变森林生态系统有机氮在氮素循环中以无机氮为中心的传统理论，并为该区域生态系统土壤资源管理和氮素运筹提供科学依据.

土壤可溶性有机氮（SON）通过直接或间接影响微生物的活性和养分有效性，对陆地生态系统中的生产力及群落结构起重要调节作用。本课题综合利用生态学以及微生物学等手段研究不同林地土壤SON含量、化学组成与季节性动态变化，探索植物直接吸收土壤氮素机制及生态功能，取得的主要结论如下：.（1）在外源性氮添加背景下，土壤可利用性氮素增加是多数陆地生态系统正经历的重要生态学过程。在杉木林地研究表明外源性N添加对土壤呼吸具有抑制作用，随着温度的升高，不同氮浓度对土壤碳矿化影响显著。不同温度条件下外源磷和高N处理添加对CO2矿化量变化规律类似。对马尾松、木荷和枫香3种林地土壤在不同温度条件下土壤碳矿化研究表明不同林型土壤 CO2 累计碳排放量大小顺序为：枫香>马尾松>木荷，且碳矿化量随温度升高显著增加，说明植被类型和温度能够对土壤呼吸产生重要影响，且温度对土壤呼吸作用更显著（P < 0.000）。不同林型土壤碳矿化随土壤含水量先增后减表明土壤含水量不是调控因子。通过单库模式方程Cm=Co（1-exp-kt）对土壤潜在碳排放进行模拟得出温度对土壤潜在排放量有显著影响。.（2）外源氮素对土壤有机碳及组分的影响结果表明N添加在一定程度上能提高土壤有机碳组分，可作为土壤养分的调控因子。在外源氮添加的条件下，长期进行有机肥与N素添加，对增加土壤有机碳含量和调控其关键碳组分具有重要影响。.（3）针对12个典型植被类型，将不同海拔高度植被分4个垂直带：草甸草地、亚高山矮林、针阔混交林和阔叶林。土壤硝态N随海拔的升高逐渐降低，而氨态N变化规律不明显；对4种不同林地带土壤理化性质相关分析得出土壤碳矿化与TC、C:N呈正相关（P <0.05）。土壤pH与TC、TN以及NO3--N呈负相关关系。说明土壤全碳、全氮以及郁闭度在一定程度上对土壤呼吸影响较大，可作为土壤呼吸的调控因子。.这些研究结果或改变森林生态系统SON在氮素循环中以无机氮为中心的传统理论，并为该区域生态系统土壤资源管理和氮素运筹提供科学依据。