模拟氮沉降对东北地区兴安落叶松人工林生态系统呼吸主要组分影响研究

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1、万方数据UniversityCode：10225RegisterCode：B14044DissertationfortheDegreeofDoctorEffectsofsimulatednitrogendepositiononthemaincomponentsofecosystemrespirationinLarixgmeliniiplantationinNortheasternChinaCandidate：Supervisor：AssociateSupervisor：AcademicDegreeAppliedfor：Speciality：

2、Dateof0raIExamination：University：SunTaoProf．MaoZijunDoctorBotanyJune，2014NortheastForestry万方数据摘要IIIItltlIIIItlllIIIIIIIIIIIIIIIIY2723452森林生态系统的碳积累主要取决于生态系统总生产力和生态系统总呼吸之间的平衡。因此，探索森林生态系统各个组分的呼吸特征及对环境因子的响应对于构建森林生态系统模型和准确评估森林在全球碳循环中的作用至关重要。土壤呼吸和树干呼吸是森林生态系统呼吸的主要组成部分，伴随着全球大气氮沉降量

3、的持续增加，研究氮沉降对这两个过程的影响，并探讨其影响机理，对于深入理解森林生态系统碳平衡和林木碳平衡都具有非常重要的意义。但是由于其生态系统本身的复杂性及受多种因素制约，氮沉降增加对森林土壤呼吸和树干呼吸的影响仍然存在很大的不确定性。本研究以东北典型造林树种兴安落叶松为研究对象，2011年5月至2013年10月，对帽儿山地区落叶松人工林进行了模拟氮沉降试验，氮沉降水平分别为对照(0gN·m-2a-1)、低氮(5gN·m。2a1)、中氮(10gN·m‘2a1)和高氮(15gN·m。2a1)处理，每个处理设置3个重复样地。所施氮肥为NH4N0

4、3，以溶液方式在生长季内每月喷施一次。采用红外气体分析法对土壤表面C02通量和树干表面C02通量进行了连续3年的测定，研究结果表明：(1)2011年帽儿山地区生长季内大气氮湿沉降量为19．16埏Nhm～。(2)模拟氮沉降试验初期(2011年)结果表明，氮沉降增加显著促进了落叶松林土壤呼吸速率和生长季内土壤表面C02通量(尸

5、。模拟氮沉降试验初期亦显著提高了土壤呼吸Q10值(尸

6、．21umol·m-2．s～；生长季内土壤表面C02通量分别为395．3和378．5gC·m～，405．5和362．6gC·m～，375．2和346．7gC·m之，362．4和325．8gC·m之。模拟氮沉降试验中期和后期显著降低了土壤呼吸Q10值(尸<0．05)，2012和2013年，对照、低氮、中氮和高氮处理下土壤呼吸Qlo值分别为3．53和3．49，3．16和3．25，3．35和3．07，3。10和2。92。模拟氮沉降试验中期，通过对无根土壤进行室内培养结果表明，氮沉降增加显著降低了土壤微生物呼吸速率(P

7、和高氮处理下土壤表层(0．10era)微生物呼吸分别为10．8、8．6、8．2和7．0mgCkg·soil’1h一。氮沉降处理同样降低了土壤微生物生物量碳和氮(P<0．05)，且土壤表层(0．10cm)土壤微生物生物量碳能够解释不同氮沉降处理水平下土壤表面C02通量77％的变化。万方数据东北林业大学博士学位论文(4)极差值法、平衡转移法和内生长法计算得到的细根产量和周转率差异较大。平衡转移法和内生长法结果均表明氮沉降增加显著降低了细根产量和周转率(P<0．05)，极差值法结果表明不同氮处理水平下细根产量和周转差异不显著(尸>O．05)。另外

8、，细根(<2mm)生物量能够解释不同氮沉降处理水平下土壤表面C02通量82％的变化。(5)无论初期(2011年)还是中后期(2012和2013年)模拟氮沉降试验，研究结果都表明氮