模擬氮沉降對(duì)熱帶森林土壤氣態(tài)氮N2O和N2損失及相關(guān)微生物途徑的影響
??? 我國(guó)是全球氮沉降熱點(diǎn)區(qū)域,氮沉降增加會(huì)改變森林氮有效性,從而對(duì)森林生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生一系列的影響。通常而言,森林生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力受氮限制,氮沉降會(huì)增加微生物的氮來(lái)源。因此,氮沉降會(huì)可能加速土壤氮的微生物循環(huán)的速率,從而增加土壤氣態(tài)氮(如NO、N2O和N2)的損失。然而,由于傳統(tǒng)方法無(wú)法研究土壤N2的排放速率,有關(guān)氮沉降對(duì)森林土壤N2的排放速率和微生物途徑的理解知之甚少。
??? 我們第一次提出了通過(guò)15N成對(duì)標(biāo)記和15N配對(duì)法框架量化N2的產(chǎn)生速率和微生物貢獻(xiàn)(圖1),并運(yùn)用在尖峰嶺熱帶原始林和次生林對(duì)氮沉降的響應(yīng)上。到我們研究開(kāi)始時(shí),兩個(gè)森林模擬氮沉降處理已有6年之久。?我們研究結(jié)果顯示:(1)在有氧條件下,氮添加的增加并沒(méi)有促進(jìn)尖峰嶺熱帶森林土壤N2O和N2的損失速率。(2)在厭氧條件下,氮添加減少了次生林土壤N2O的損失速率,而增加了N2的損失速率(圖2)。這可能是由于氮添加促進(jìn)了微生物的反硝化作用將N2O還原為N2。然而,在原始林卻沒(méi)有發(fā)現(xiàn)類(lèi)似的現(xiàn)象。(3)在兩種森林土壤中,氮添加減少了反硝化過(guò)程對(duì)N2O損失的貢獻(xiàn)卻增加了共反硝化和異養(yǎng)硝化過(guò)程對(duì)N2O損失的貢獻(xiàn);氮添加卻沒(méi)有改變微生物對(duì)氮?dú)鈸p失的貢獻(xiàn),其主要是有反硝化作用產(chǎn)生(98-100%)。我們的研究表明,不同的熱帶森林土壤對(duì)氮添加的響應(yīng)存在差異,同時(shí)微生物過(guò)程對(duì)氣態(tài)氮損失的貢獻(xiàn)對(duì)氮添加的響應(yīng)比較敏感。
??? 以上成果以“Effects of long-term increased N deposition on tropical montane forest soil N2 and N2O emissions”相關(guān)研究成果發(fā)表在Soil Biology and Biochemistry上(2018)。相關(guān)工作得到了中國(guó)國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目、中科院先導(dǎo)專(zhuān)項(xiàng)(B)、國(guó)家基金委、中科院重點(diǎn)科技前沿項(xiàng)目和中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院中央非公益性科研專(zhuān)項(xiàng)基金的支持。

圖1 15N成對(duì)標(biāo)記和15N配對(duì)法量化土壤N2產(chǎn)生速率和微生物途徑框架圖
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?圖2 模擬氮沉降對(duì)尖峰嶺原始林和次生林土壤N2O和N2損失速率的影響
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