石灰岩山地森林植被恢复中土壤氮与钙的耦合变化研究

随着"氮饱和"所导致的森林生态系统的氮、钙流失，钙对森林生态系统氮循环的影响也成为生物地球化学过程研究的重要和必要内容。适应高钙土壤的树种所形成的林地被认为是研究土壤氮与钙关系的理想场所。本项目选择华北暖温带石灰岩山地为研究区域，以高钙浓度土壤生境下植被恢复的人工林生态系统为研究对象，通过植被结构调查、土壤氮与钙测定、凋落物化学组分分析及44Ca同位素技术，对植被恢复演替中土壤氮钙变化、氮钙对植被结构的影响、生态系统中钙含量与土壤氮的关系、钙的分馏及循环进行系统的研究，揭示植被恢复演替进程中钙与土壤氮的作用机理，探索不同植被恢复演替中土壤氮与钙的耦合变化规律，建立暖温带石灰岩山地植被恢复中土壤氮与钙的耦合变化模型，评价石灰岩山地植被恢复中的氮状况（"氮限制"或"氮饱和"）。在理论上，推动与完善森林生态系统的"氮限制"与"氮饱和"理论；在实践上，为石灰岩山地植被恢复提供基础科学依据。

“氮饱和”所导致的森林生态系统的氮、钙流失，钙对森林生态系统氮循环的影响也成为生物地球化学过程研究的重要和必要内容。适应高钙土壤的树种所形成的林地被认为是研究土壤氮与钙关系的理想场所。本项目选择华北暖温带石灰岩山地为研究区域，以高钙浓度土壤生境下植被恢复的人工林侧柏林为研究对象，开展了石灰岩山地植被演替特征、不同植被恢复期土壤氮与钙含量、土壤氮矿化及其影响因素、土壤有机碳含量变化及其影响因素四个方面的研究工作，取得以下主要结果：（1）探明了石灰岩山地自然演替的天然次生林植物群落的物种组成特征、更新特征、径级分布特征和群落复杂性；（2）明确了植被演替过程中4个演替阶段森林土壤氮（总氮、铵态氮、硝态氮）含量变化及其与土壤钙及其它典型环境因子（7个环境因子）的相关关系。（3）定量分析了人工恢复不同时期的人工侧柏林非生长季（11-次年1月）和生长季（6-7月）土壤氮矿化规律，并对其影响因素与氮矿化的关系进行了深入研究。（4）揭示了石灰岩山地侧柏纯林的土壤有机碳密度变化规律及其影响因素。本项目通过以上内容的研究，完成了预期的研究任务，研究结果为丰富森林土壤氮矿化理论及指导植被恢复提供了基础科学依据。在本项目基础获得1项国家级项目资助。取得相关成果15件， SCI或EI索引论文9篇，CSCD论文3篇，申报厅局级或专业协会奖励3项。参加国外召开的国际学术会议1次。培养硕士研究生4名，已毕业硕士研究生2名。