营林措施对森林土壤n2o排放影响的研究进展

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1、营林措施对森林土壤N2O排放影响的研究进展*国家自然科学基金项目（31700540）和浙江省自然科学基金项目（LY15C160004）资助SupportedbyNationalNaturalScienceFoundationofChina(No.31700540)andNaturalScienceFoundationofZhejiangProvince(No.LY15C160004)王会来1,2刘娟1,2†通讯作者Correspondingauthor，E-mail：liujuan@zafu.edu.cn作者简介：

2、王会来（1991-），男，山东淄博人，硕士研究生，主要从事土壤碳汇与全球气候变化方向研究。E-mail:sjw8515@163.com收稿日期：2017-03-16；收到修改稿日期：2017-08-22；优先数字出版日期（www.cnki.net）:姜培坤1,2周国模1,2李永夫1,2吴家森1,2（1浙江农林大学亚热带森林培育国家重点实验室，浙江临安311300）（2浙江农林大学浙江省森林生态系统碳循环与固碳减排重点实验室，浙江临安311300）摘要森林土壤是大气N2O重要的排放源。施肥、采伐、火烧、林下植被管理等

3、营林措施和土地利用变化改变了土壤理化性质和土壤微气候，显著影响森林土壤N2O的产生与排放。本文综述了森林土壤N2O排放对不同营林措施的响应，探讨了营林措施影响土壤N2O排放的主要机理，并提出目前研究的不足和未来研究的重点。总体而言，森林转变为农田、草地后增加了土壤N2O排放，而农田和草地恢复成人工林后减弱了土壤N2O排放；天然林转换为人工林或次生林后土壤N2O排放没有明确结论；森林生态系统“氮饱和”程度使得森林土壤N2O排放对施肥呈非线性响应，即初期无明显响应、中期缓慢增加和后期急剧增加；火烧一般增加土壤N2O排放

4、；采伐改变土壤温度、含水量、有机碳的分解和利用等，从而增强森林土壤N2O排放能力；剔除林下植被提高土壤温度，加快了表层土壤有机碳的分解矿化，促进土壤N2O排放；种植固氮植物增加了土壤有机碳和土壤氮含量，土壤N2O排放增强。今后的研究今后的研究应更多的关注多种因素和气候变化对林地土壤N2O排放影响的内在机理以及氨氧化细菌、硝化细菌和反硝化细菌等微生物对各种干扰因素的响应机制。关键词土壤N2O排放；营林措施；土地利用变化；施肥；采伐；火烧；林下植被管理中图分类号S718.5文献标识码AN2O是引起全球气候变暖的第三大温

5、室气体，单位质量N2O的增温潜势是CO2的298倍，对全球气候变暖的贡献约为6%[1]。近10年来，大气N2O浓度已经超过325μgL-1，相较于工业革命前提高了20%，目前仍以每年0.25%的速度不断递增[1-3]。土壤是N2O的主要排放源，全球N2O年释放量为16.2～20.1Tga-1[4-5]，其中土壤N2O释放量占57%～70%[6-7]。森林是陆地生态系统的重要组成部分，森林面积占全球陆地总面积的27.7%[8]。森林土壤N2O年排放量约为2.4～5.7Tga-1，其中热带和温带森林土壤N2O年排放量为

6、4Tga-1[9]。中国N2O年排放量为0.42Tga-1，占全球N2O排放总量的7%[4]。土壤N2O主要通过硝化和反硝化过程产生。土壤N2O产生的微生物过程存在很大差异性，热带森林和亚热带森林地区由于水分饱和易形成厌氧环境，加之NO3-相对富集，反硝化是土壤N2O的主要产生过程[10]，而北方森林地区水分适中、气候寒冷的环境特点有利于硝化作用的发生[11]。研究表明，北方森林因低温导致土壤氮素周转较慢，土壤中氮素相对匮乏；而热带和亚热带森林土壤中土壤氮素相对富集，从而使热带和亚热带森林土壤N2O排放量高于温带森

7、林和北方森林[12]。参与土壤N2O排放的主要微生物群落包括：硝化细菌（氨氧化细菌、古菌及亚硝酸盐氧化菌）和反硝化细菌以及部分菌根真菌。参与硝化过程的酶包括：氨单加氧酶（amo），羟胺氧化酶（hao），亚硝酸氧化还原酶（nxr）；参与反硝化过程的酶主要包括：硝酸盐还原酶（narG/napA），亚硝酸盐还原酶（nirK/nirS），一氧化氮还原酶（nor）和氧化亚氮还原酶（nosZ）。营林措施是人工林经营管理的重要方式，通过改善土壤结构、增加土壤肥力，提高森林生产力，显著影响森林土壤N2O排放。近年来，营林措施对森林

8、土壤N2O排放的影响开展了大量研究，但因土壤环境因子[10-12]、经营措施[13-14]、土地利用方式[15]和生态系统类型的不同，营林措施对林地土壤N2O排放的影响的研究结果存在较大差异；同一种营林措施在不同森林类型、土壤状况和气候条件下，也会产生抑制、促进和不变3种结果。本文综述了营林措施（施肥、采伐、火烧、林下植被管理和灌溉）影响林地土壤N2O排放通