氮沉降对东北次生林土壤碳氮转化的影响机制

项目介绍

AI项目解读

基本信息

批准号：
31100466
项目类别：
青年科学基金项目
资助金额：
25.0万
负责人：
杨凯
依托单位：
中国科学院沈阳应用生态研究所
学科分类：
C1606.森林土壤学
结题年份：
2014
批准年份：
2011
项目状态：
已结题
起止时间：
2012-01-01 至2014-12-31

项目参与者：
王睿照；孙一荣；张金鑫；张广奇；苗杰；
关键词：
氮素矿化土壤微生物氮沉降土壤呼吸次生林

项目摘要

次生林是我国森林资源的主体，东北林区尤为如此（次生林占该区森林总量60%以上）。提高次生林固碳功能、恢复其固有的生产、生态功能是次生林经营的主要目标。随着全球变化的发展，氮沉降作为主要干扰因子之一影响次生林土壤碳氮转化速度和交换通量，从而影响次生林土壤碳固持。目前关于氮沉降对次生林土壤碳氮转化的影响机制尚不清楚，这无疑影响了次生林土壤固碳管理。本项目以东北典型次生林生态系统为对象，利用稳定性同位素技术，通过野外控制和室内培养试验相结合的手段，重点研究不同氮沉降水平下次生林土壤呼吸、氮素矿化和碳氮在不同组分中的分配规律，揭示土壤碳排放（土壤呼吸）、氮素矿化等对不同氮沉降浓度的响应规律，量化土壤有机碳/氮组分分配与氮沉降水平之间的关系，阐明凋落物、土壤微生物、根系生物量对次生林土壤碳氮转化的影响机制。研究结果为次生林土壤固碳功能评估及相应管理提供科学依据。

结项摘要

项目获批后，认真填写计划书、制定详细计划，在以往研究基础上，于中科院清原森林生态系统观测研究站（以次生林和落叶松林为研究对象）建立野外试验基地，全面开展相关工作。研究过程中，发现了原计划内容存在的问题并及时做出调整，调整内容于各年度进展报告中均做逐一汇报。经3年研究，计划内容全部完成；取得主要结果如下：.1）明确了短期模拟氮沉降对次生林土壤碳/氮矿化、有机质稳定性的影响：短期氮沉降对次生林土壤碳矿化无显著影响；随着氮沉降时间的延长，仅在高量氮处理下降低了氮矿化，次生林土壤氮转化对氮沉降的敏感性要大于碳转化，且这种强度受模拟氮沉降的沉降量影响；高量氮处理显著降低土壤可溶性有机碳和与碳循环有关的酶活性，进而可能降低次生林土壤碳循环速率。.2）揭示了影响次生林和落叶松林土壤碳矿化的微生物作用机制：氮输入影响次生林和落叶松林土壤碳矿化，其影响程度取决于加入的氮素形态和氮浓度，加入高量NH4+-N显著降低了次生林和落叶松林土壤碳矿化，碳矿化的降低与酚氧化酶活性降低和pH降低有关。.3）阐明了长期氮输入下落叶松林土壤有机质不同组分分配规律及稳定性机制：长期氮输入（连续施氮9年）落叶松林土壤全土、轻组组分碳、氮含量无明显变化；重组组分有机碳含量升高、氮稳定性同位素降低，表明施氮后增加了土壤有机质稳定性；土壤微生物量碳、氮，微生物量碳/全碳、微生物量氮/全氮降低，暗示施氮后落叶松林土壤养分周转速率减弱、土壤有机质质量降低。. 成果表达：发表SCI论文4篇，获辽宁省科技进步一等奖1项，协助培养硕士研究生共2人。