亚热带典型森林土壤可溶性有机氮特征与转化淋溶机制

Dissolved organic nitrogen (DON) is an important intermediate nitrogen cycling in forest ecosystems, partially regulating the utilization efficiency and transport intensity of nitrogen. This work used in-situ measurements combined with simulations to examine the composition, profile distribution, seasonal changes, and leaching fluxes of soil DON in typical subtropical mid-montane broad-leaved forests (e.g. dominated by Castanopsis eyrei and Cyclobalanopsis glauca), and to determine its relationships with soil nitrogen, forest types, ages of stand, and climate (e.g. precipitation and temperature); Simulation of the exudation and degradation processes of 15N labeled litter will be determined by use of in-situ soil columns, to represent the formation of the main components of DON and its seasonal changes, and to indicate the contribution of soil DON. 15N labeled amino acids and 15N/14C labeled substrates will be used to simulate soil adsorption of DON, microbiological transformation/ mineralization and leaching and utilization efficiency. This will permits the evaluation of formation and dynamics of soil DON and plant utilization to provide the scientific basis of the leaching of soil DON and its utilization efficiency in typical subtropical mid-montane broad-leaved forests.

可溶性有机氮（DON）是森林生态系统土壤氮素转化的重要中间产物，直接关系到氮素的再利用效率和环境运移强度。申请项目拟以亚热带常绿/落叶阔叶林典型群落（甜槠林群落和青冈栎-石栎群落）为对象，原位观测与模拟试验相结合，研究两类群落下土壤中DON基本组分、季节变化、剖面分布、淋溶通量及其与其它土壤氮库的关系；利用原位土柱模拟研究15N标记凋落物（添加）渗出和降解过程形成DON的主要组分、季节变化及其对土壤DON的贡献率；利用15N标记氨基酸以及15N/14C标记底物模拟两类群落下土壤对DON的吸附、微生物转化/矿化和淋溶过程以及根系吸收效率，从而较系统地阐明土壤DON的形成、演变、淋溶和植物利用规律，为评估亚热带典型阔叶群落下土壤DON流失和植物利用效应提供科学依据。

在亚热带典型森林群落设置长期定位样地，研究了土壤DON及其变化特征。主要研究结果如下：.（1）建立了“基于田间持水量-黑暗恒温培养-高速离心”的土壤DON提取装置和测定方法，获得国家发明专利（201510255368），解决了传统方法数据可比性差的问题。.（2）DON受海拔高度与剖面深度影响。高海拔土壤DON及全氮、酸解性有机氮较高，游离氨基酸占DON比为27.36%。.（3）不同植被类型DON表现为针叶林<常绿阔叶林<落叶林；游离氨基酸占DON比表现为，针叶林 (17.61%) <常绿阔叶林(21.54%) <落叶林(34.98%)。.（4）土壤DON呈显著季节性变化。三种森林类型土壤DON均在5月份前后达到最大值，不同森林类型土壤DON占TSN比差异显著；土壤DON与DOC、凋落物N、凋落物C/N比以及MBN呈极显著相关。.（5）落叶林凋落物持水性显著高于常绿阔叶林和针叶林，年平均饱和持水率和饱和持水量分别为1.18 g g-1和80.5 g m-2，年平均半饱和时间为0.6 h；DON释放量与凋落物饱和持水量显著正相关，与半饱和时间显著负相关。.（6）利用15N标记技术研究了凋落物分解对土壤DON的影响，表明土壤DON在2-3周迅速提高，DON占TSN比分别为针叶林68.89%、常绿阔叶林73.49%和落叶林76.99%；落叶林凋落物分解速率、DON释放速率和分解速率均显著高于其他两种森林类型。.（7）利用14C标记有机氮（氨基酸、多肽、蛋白质）研究了不同利用方式土壤矿化CO2累积释放量特征，研究表明土壤有机氮20℃下的矿化率显著高于10℃，针叶林、常绿阔叶林、落叶林等天然林土壤中有机氮矿化对温度的响应更明显。.通过本项目的研究，初步明确了亚热带不同森林土壤DON差异与周年变化特征，不同植被类型DON释放转化与凋落物分解的关系，研究为深入解析森林演替对土壤氮循环的影响提供了理论基础。