大兴安岭北方森林生态系统碳循环对模拟N沉降的响应

Carbon cycling of forest ecosystem was deeply influenced by the global nitrogen deposition, because nitrogen deposition changes the productivity and biomass accumulation in terrestrial ecosystems. The boreal forest is the second largest biome, the boreal forest is located in middle and high latitude warming violently, affected by climate change very strong, which is the study of ecosystem carbon cycling to climate change, especially nitrogen deposition response of "an ideal natural laboratory".In this study were from aboveground carbon dynamics, belowground soil carbon dynamics and the soil-air interface carbon flux changes 3 aspects systematically studied the response of the boreal forest ecosystem carbon cycling to simulated N deposition. (1) the carbon dynamics including the ground vegetation biomass, litter fall amount；(2) underground soil carbon dynamics including soil organic matter, soil microbial biomass carbon, litter decomposition dynamics, different diameter classes of root production, turnover rate and seasonal dynamics；(3) the soil-air interface, carbon flux difference includes autotrophic soil respiration and heterotrophic soil respiration dynamic changes and methane flux dynamics. In response to nitrogen deposition on the system of boreal forest carbon cycling, which can reveal the dynamic change of China's boreal forest to nitrogen deposition reaction, to provide a large number of basic data for the sustainable management of boreal forest ecosystem in the northeastern China.

森林生态系统碳循环受到全球氮沉降的深刻影响，因为氮沉降改变了陆地生态系统的生产力和生物量积累。北方森林是地球上第二大生物群区，地处增暖剧烈的中高纬地区，受气候变化影响强烈，是研究生态系统碳循环对气候变化特别是氮沉降响应的理想"天然实验室"。本研究分别从地上部碳动态、地下部土壤碳动态以及土-气界面碳通量变化3个方面系统地研究了北方森林生态系统碳循环对模拟N沉降的响应。（1）地上部碳动态主要研究地上植被生物量和凋落物归还量的响应；（2）地下部土壤碳动态主要研究土壤有机质、土壤微生物量碳、凋落物分解动态、不同直径等级根系的年产量、周转率以及季节动态；（3）土-气界面碳通量研究自养呼吸和异养呼吸的差异、土壤呼吸年动态变化规律以及甲烷通量动态。通过系统地研究北方森林生态系统碳循环对氮沉降的响应，可揭示我国北方森林生态系统在模拟氮沉降增加时碳循环的动态，为北方森林生态系统可持续经营提供大量基础数据。

森林生态系统碳（C）循环受到全球氮（N）沉降的深刻影响，因为N沉降改变了陆地生态系统的生产力和生物量积累。北方森林是地球上第二大生物群区，地处增暖剧烈的中高纬度地区，受气候变化影响强烈，是研究生态系统C循环对气候变化特别是N沉降响应的理想“天然实验室”。本研究分别从地上部C动态、地下部土壤C动态以及土-气界面C通量变化等方面系统研究了北方森林生态系统C循环对模拟N沉降的响应。经过4年的野外控制试验研究，得到结论如下：（1）在不同水平N沉降处理下，兴安落叶松不同级根系对处理做出不同响应，可能反应出细根生长策略的变化，植物在自然界对周围环境变化会做出适当的适应变化。（2）N添加导致了土壤细菌和真菌群落的显著变化，这些变化在北方森林中分别在春季、夏季和秋季都表现为显着差异。此外，一些特定的微生物分类群可以用作微生物对N添加和季节变化响应的生物标志物。（3）N沉降不仅缓解了N限制，还提高了北方森林大气中的CO2固存，总C储量在低N处理增加了66 g C / g，在高N处理增加了9gC / g N。增加C库主要是由于低N添加增加了气体交换和根生物量，但高N处理C储量的增加是由于减少土壤C的损失而不是增加植物生长。（4）不同N处理间土壤呼吸平均值具有极显著差异，各年都表现为：TL > TM > CK > TH，即TL和TM促进土壤呼吸，TH抑制土壤呼吸；通过分析土壤呼吸与不同施N水平的土壤样品各测定指标 (C、P、C/P、N/P) 的相关性可以发现，土壤呼吸与4个指标间均为正相关，其中与P和C/P的相关性达到极显著水平，与C和N/P的相关性则达到显著水平；各处理的温度敏感性指数大小顺序为：TL > TM > TH > CK，低N、中N和高N均提高了土壤呼吸的温度敏感性。（5）大兴安岭地区的兴安落叶松成熟树木的生长在短期N添加的情况下高浓度N添加（TH）响应明显且表现为显著抑制，施N处理2年后中等浓度N添加（TM）也显著地抑制了落叶松的生长，对低N添加（TL）没有显著响应。