森林生态系统土壤碳库与碳吸存对氮沉降的响应
大气氮沉降对森林土壤碳库的影响
大气氮沉降对森林土壤碳库的影响李云红;张宇;刘延坤;陈瑶;邵英男【摘要】土壤碳库在整个陆地生态系统碳库中占有十分重要的地位,大气氮沉降不断加剧影响着森林土壤碳库贮存过程.本文从土壤碳库的输入和输出两方面分析了大气氮沉降对土壤碳库的影响,为进一步开展相关研究提供参考.%The soil carbon pool plays an important role in the carbon pool in terrestrial ecosystem, increasing atmospheric nitrogen deposition affects forest soil carbon storage process, this paper analyzes the effects of atmospheric nitrogen deposition on soil carbon input and output, as to provide reference for further research.【期刊名称】《林业勘查设计》【年(卷),期】2017(000)001【总页数】2页(P87-88)【关键词】氮沉降;森林土壤碳库【作者】李云红;张宇;刘延坤;陈瑶;邵英男【作者单位】黑龙江省森林工程与环境研究所;黑龙江省林业监测规划院;黑龙江省森林工程与环境研究所;黑龙江省森林工程与环境研究所;黑龙江省森林工程与环境研究所【正文语种】中文自工业革命尤其是近几十年来，随着化石燃料的燃烧、工农业以及畜牧业的发展，向大气中排放的含氮化合物迅速增加，从而引起氮沉降。
研究表明，在未来的25年内，全球氮沉降水平将会加倍增长，因此，氮沉降问题已经成为国际生态和环境等学科研究的热点问题。
土壤碳库在整个陆地生态系统碳库中占有十分重要的地位，其碳库容量是植被碳库的2-3倍，是大气碳库的2倍，在全球碳平衡的维持中发挥着巨大的作用。
森林表层土壤微生物碳氮库对大气氮沉降增加的响应
森林表层土壤微生物碳氮库对大气氮沉降增加的响应罗献宝;梁瑞标;王亚欣【摘要】Soil microbial carbon (C) and nitrogen (N) pools play importance roles in C and N cycle of forest soil ecosystem. In order to investigate the effects of increasing N deposition to soil microbial C and N pools in forest surface soil, we carried out a field-based observation experiment in a temperature broad-leaved mixed forest during growth season (from May to October), and N deposition was implemented in forms of NH4Cl and KNO3 with dose as 40 kg·hm-1·y-1. The results indicated that the concentrations of soil dissolved organic C and soil inorganic N were not affected by N deposition in forest surface soil;N deposition in forms of NH4Cl induced significant decrease in soil pH value, i.e. the soil pH value decreased by 0.2 units, and resulted in significant decrease by 18%and 32%in soil microbial biomass C and N pools respectively, as contrast to Control. In current study condition, N deposition in forms of KNO3 did not affect the soil microbial biomass C and N pools. The correlation coefficient of soil C and N pools with those of soil microorganism under different forms of N deposition showed that the relationship between soil active C pools and soil microbial biomass C and N pools were increased by N deposition in form of KNO3, but not in those of NH4Cl form. Moreover, the possible mechanism which N deposition affect the forest soil C and N pools was discussed, our study emphasized that it is important to pay attention to the different effects of N forms in research of atmospheric Ndeposition.%土壤微生物碳氮库是森林土壤生态系统碳氮循环的重要组成部分，为了探索氮沉降增加对森林表层土壤微生物碳氮库的影响，本研究以长白山温带阔叶红松（Pinus koraiensis）混交原始林为研究对象，在2009年生长季节（5月至10月）开展了人工模拟大气氮沉降增加的野外试验，氮沉降处理采用NH4Cl和KNO3两种形态，处理剂量为喷施氮素40 kg·hm-2·a-1。
氮沉降对森林生态系统的影响研究
氮沉降对森林生态系统的影响研究随着经济的快速发展，工业化进程不断加快，全球大气污染问题也愈发严重。
其中，氮沉降问题成为全球性的大问题，对生态环境产生了极大的不良影响。
森林作为地球的肺脏，其生态系统的稳定直接影响着人类的生存与未来。
本文将深入探讨氮沉降对森林生态系统的影响，以及在保护生态环境方面应采取的一些措施。
1.概念解析氮沉降是指大气中的氮化合物，如氮氧化物和氨，通过空气搬运在大气与地面之间沉降达到地表时的现象。
氮沉降可分为两种：干沉降和湿沉降。
干沉降是指氮化物直接通过空气传递而沉落到地面，湿沉降则是氮化物在大气中与气体或水蒸气结合形成气溶胶或云后，通过降水或雾霾等降落到地面。
2.氮沉降对森林生态系统的影响2.1.影响植物生长氮沉降会改变植物的环境生态系统，特别是植物生长和分化方面的生态系统。
氮沉降过高会导致土壤中的氮素含量过高，破坏土壤和植物的正常生长，进而影响有关森林生态系统的物种、结构和功能。
2.2.破坏生态系统平衡过度氮沉降也会破坏土壤中细菌和微生物的平衡，导致生态系统出现失衡，进而影响了其他生态系统的功能和稳定性，如鸟类、昆虫、藻类和浮游动物等。
2.3.对土壤造成伤害氮沉降还会对土壤造成伤害，比如降低土壤pH值，破坏土壤有机质结构等，进一步影响种植的环境生态系统，减弱土壤对植物的生长和生存的支持作用。
3.保护生态环境方面的建议3.1.对氮沉降施加限制措施全球各国政府应该制定相应的政策和措施，限制氮沉降的数量，防止其超过对生物体影响的最大阈值。
3.2.培育健康的生态系统政府可以合理规划土地、水资源和污染物控制策略。
有效管理和科学利用土壤对土壤质量、土壤结构、土壤pH值和生殖力的保护和管理是提高植物生态系统稳定性和整体生态环境质量调控的必要因素。
3.3.应用现代技术科学家可以借助现代生态技术手段，对森林生态系统的变化进行监测和研究，为制定政策和措施提供科学依据。
4.总结随着氮沉降的不断加重，对于森林生态系统和整个生态环境而言都带来了巨大的影响。
不同林分类型土壤碳储量与土壤氮有效性的关系
不同林分类型土壤碳储量与土壤氮有效性的关系采用剖面法对25年生水曲柳、落叶松、红松和樟子松林不同深度土壤碳储量进行研究，发现不同林分类型的土壤碳储量差异显著，而且在不同土层变化差异一致，均为红松林的土壤碳储量最高而落叶松林的土壤碳储量最低。
表层土壤碳储量与土壤氮有效性呈显著正相关关系，而在亚表层土壤这种相关关系不显著。
标签：碳储量；林分类型；红松森林作为陆地生态系统中最大碳库，每年大约能固定超过60%的碳，森林的碳储量约占整个陆地生态系统碳储量的一半。
以往研究都认为不同林分类型的土壤碳储量水平有很大的差异，并指出导致这种差异的原因可能是因为碳归还效率不同。
近年来有研究认为土壤碳的矿化与土壤中氮的有效性有关，并指出土壤中有效氮的量控制着土壤的激发效应。
研究不同林分土壤的碳储量与氮有效性的关系，我们试图解释在森林生态系统这个宏观环境中，氮有效性这个因素是否是影响土壤碳库的关键因子，从而从理论上对营林实践提供指导。
1 材料与方法选择黑龙江省哈尔滨市帽儿山地区25年生水曲柳、落叶松、红松和樟子松人工纯林为实验对象，在每个林分内设置立地相似的20m*20m标准地3个。
在每个标准地内挖一个土壤剖面，分别取表层土壤（0-20cm）和亚表层土壤（20-40cm），同时用环刀法分别测定表层土壤和亚表层土壤的容重。
将土壤样品带回实验室挑出土壤中的石头和根系并通过10目筛，一部分直接放入4℃冰箱保存用于测定土壤氮有效性，另一部分风干后磨碎并过60目筛，然后使用Vario MACRO elementar元素分析仪测定样品的碳含量。
土壤碳储量使用如下公式计算：土壤碳储量（t/hm2）=土壤碳含量（%）*容重（g/cm3）*土层厚度（cm）。
土壤氮有效性定义为土壤氨态氮和硝态氮的含量。
将鲜土用水土比为6：1的KCl提取，然后使用AA3流动分析仪测定溶液中的氨态氮和硝态氮的浓度。
2 结果与分析2.1 四种林分类型表层土壤的碳储量和氮有效性关系四种林分类型土壤碳储量以及土壤的氮有效性均随着土壤深度增加而显著降低，这与其他学者的研究结果一致。
氮沉降对森林土壤有机碳影响的研究进展
氮沉降对森林土壤有机碳影响的研究进展作者：黄铄淇胡慧蓉韩钊龙来源：《绿色科技》2014年第01期摘要：在森林土壤有机碳与全球变化关系的基础上，分析了氮沉降对森林土壤有机碳及其组分影响。
对今后的研究工作提出了建议，为进一步了解氮沉降下森林土壤有机碳的动态提供理论参考。
关键词：氮沉降；土壤有机碳；组分；影响1引言氮沉降是一种自然现象，包括干沉降和湿沉降两种，干沉降主要以气态NO、N2O、NH3以及（NH4）2SO4粒子和吸附在其它粒子上的氮；湿沉降主要是NO-3、NH+4，以及少量的可溶性有机氮[1]。
目前，我国的大气氮沉降量空间分布不平衡，存在极大的地域性差异，东中部地区、东南沿海地区沉降量较高，西北地区、东北地区沉降量较低[2]。
欧洲大部分地区森林的大气氮沉降量超过10kg/hm2·年，欧洲边远地区减少至1kg/hm2·年，中欧为25～60kg/hm2·年，大大超过了森林对氮的年需要量；在北美，森林地区的大气氮沉降量一般为2～40kg/hm2·年[3]。
Galloway等的研究表明，1993年全球大气氮沉降量（NOy+NHx）已达到1011kg，预计到2050年将翻两倍[4]。
随着工业化的发展，大气氮沉降的比例不断增加，在氮沉降量高的地区出现了“氮饱和”现象，由此引发水体富营养化，土壤养分下降，植被退化等一系列环境问题。
我国是全球第三大氮沉降区[5]，研究氮沉降与森林土壤有机碳之间的关系，对于了解森林生态系统中土壤的碳储存过程与碳汇功能十分必要。
本文综述了氮沉降对森林土壤有机碳的影响，进一步讨论了各组分对氮沉降的响应，旨在加强人们对氮沉降作用下森林土壤有机碳响应的认识，为预测生态系统中土壤有机碳的动态变化提供参考。
2氮沉降对森林土壤有机碳的影响土壤有机碳影响土壤结构的形成及其稳定性、持水性，植物营养的释放与平衡，土壤微生物活性与土居动物多样性等理化生物学性质，同时对缓解土壤质量退化、提高土壤生产物力均有着非常重要的功能[6]。
氮沉降对森林土壤有机碳影响的研究进展
论 了各组分对氮沉降的响应 ， 旨在 加 强人 们 对 氮 沉 降作
用 下 森林 土 壤 有 机 碳 响 应 的 认 识 ， 为 预 测 生 态 系 统 中 土 壤 有 机碳 的 动 态 变 化 提 供 参 考 。
ห้องสมุดไป่ตู้
３ 氮 沉 降 对 森林 土壤 有 机 碳 组 分 的影 响
研 究 土壤 有 机碳 时 ， 应 根 据 研 究 的 目的与 条 件 对 土 壤 有 机碳 进行 分 组研 究 ］ ， 在 土 壤 有 机碳 的 稳 定 性 分 组 中， 可将 其 分 为 ３个 部 分 ： 活性有机碳库 、 慢 性 有 机 碳 库 和 惰性 有 机碳 库 。其 中 土 壤 活 性 有 机 碳 是 这 一 分 组 中
中 图分 类 号 ： Ｘ５ １ １ 文献 标 识 码 ： Ａ 文章编号 ： １ ６ ７ ４ — ９ ９ ４ ４ （ ２ Ｏ １ ４ ） ０ １ － ０ １ ７ ５ 一 Ｏ ２
１ 引 言
氮 沉 降 是 一 种 自然 现 象 ， 包 括 干 沉 降 和 湿 沉 降 两 种， 干沉降主要以气态 Ｎ Ｏ、 Ｎ 。 Ｏ、 ＮＨ。 以及 （ ＮＨ ） Ｓ Ｏ 粒子和吸 附在 其 它粒 子上 的氮 ； 湿 沉 降 主 要 是 ＮＯ 、
的比例不断增加 ， 在 氮沉 降 量 高 的 地 区 出 现 了“ 氮饱 和 ” 现象 ， 由此 引 发水 体 富 营养 化 ， 土 壤养 分 下 降 ， 植 被 退 化 等一 系 列 环 境 问 题 。我 国 是 全球 第 三 大 氮 沉 降 区 ］ ， 研
时， 氮沉 降 还通 过影 响 土壤 ｐ Ｈ值、 土壤生 物 、 土 壤 酶 等 进 而 间接 影 响 土 壤有 机 碳 的含 量 。 因此 ， 氮 沉 降引 起 森
森林碳汇对氮沉降的响应
森林碳汇对氮沉降的响应CO2浓度增加导致全球气候变暖目前已经成为不争的事实，威胁着人类的生存和平安。
因此，在全球气候变化背景下，陆地生态系统碳循环与收支研究一直是国内外学者关注的热点问题之一［1－3］。
过去几十年，科学家在全球范围内针对不同生态系统类型的碳循环开展了大量研究，特别是通过不同尺度的区域联网观测，产出了大量的研究成果［4－9］，对全球主要陆地生态系统的碳汇功能有了初步定量认识。
我国也先后启动了包括973等(如中国陆地生态系统碳——氮——水通量的相互作用关系及其对环境变化的响应和适应机制研究以及天然森林和草地土壤固碳功能与固碳潜力研究)在内的多项重大科研方案和专项，通过大量地面台站的建立实现了陆地生态系统碳循环观测和模拟实验联网平台的构建，根本上探明了国内主要陆地生态系统碳源汇的格局及其环境驱动机制，并有一大批研究成果报导［7－8，10－13］，极大地推动了生态学、环境科学及地球表层系统科学研究的开展。
可以说目前我们已进入一个减少碳循环研究不确定性的时期。
这其中，在未来全球变化背景下，氮沉降的增加对陆地生态系统碳汇效劳功能的影响受到了越来越多的关注。
森林是陆地上面积最大的生态系统，森林与大气间的CO2交换研究对评价陆地生态系统碳收支具有重要意义。
因此，森林碳汇功能对氮沉降增加的响应研究备受关注。
1国内外研究概况在氮沉降增加条件下陆地生态系统的植物生理生态特性、土壤化学性质以及土壤微生物学活性等都将发生变化，因而成为全球变化背景下陆地生态研究领域的热点和难点。
20世纪80年代初，欧洲和北美的一些学者开场关注氮沉降对森林生态系统构造和功能的影响。
80年代末欧洲科学家启动了有关氮沉降的2大联网实验工程，即氮饱和试验(NITREX)和欧洲森林生态系统实验控制(EXMAN)研究工程，布设模拟实验站点近20个，希望通过相关研究提醒氮沉降增加对欧洲森林生态系统，特别是针叶林生态系统的影响［14－15］。
大气氮沉降对森林土壤碳输入输出过程的影响
大气氮沉降对森林土壤碳输入输出过程的影响袁吉有1**，苏以荣2(1. 云南大学 生态学与环境学院，云南省高原山地生态系统与退化环境修复重点实验室，云南 昆明 650091；2. 中国科学院 亚热带农业生态研究所，湖南 长沙 410125)摘要：森林是大面积氮沉降的直接承受者，森林土壤碳库占森林生态系统整个碳库的45%，不断加剧的氮沉降对森林土壤碳库输入输出产生了深刻影响，进而影响森林生态系统的结构、过程和功能. 作者综述了国内外有关氮输入影响森林土壤碳库输入输出的4个过程：凋落物分解、细根周转、土壤呼吸、可溶性有机碳淋失，并概述了氮输入对4个过程可能的影响机理，探讨了当前森林土壤碳输入输出过程对氮沉降响应研究存在的问题，指出未来该领域研究的重点和方向.关键词： 氮沉降；森林土壤碳库；碳输入输出；响应；机制中图分类号：X171.1 文献标志码：A 文章编号：0258−7971(2021)03−0577−10近几十年来，化石燃料燃烧、含氮化肥的生产和使用、畜牧业发展和人口增长等人类活动向大气排放了大量的氮化物，导致氮化物在大气中积累并向陆地和水域系统沉降[1]. 相关报道表明，相较于工业革命前，欧洲和北美的大气氮沉降量至少增加了3～10倍[2]，中国也已成为继欧洲、北美之后的第3大沉降区[3]. 随着人类社会经济活动的进一步增加，这种趋势在未来还将继续下去，预计到2050年大气氮沉降量将达到195 Tg·a −1[4]，使之成为影响全球变化的重要现象之一.森林是陆地生态系统中重要的组成部分，也是大面积氮沉降的直接承受者[5]. 氮沉降增加势必影响森林生态系统的结构、过程和功能，如营养元素生物地球化学循环、土壤酸化、物种多样性等[6-9].森林生态系统作为陆地生态系统中最大的碳库，其中森林土壤碳库又占森林生态系统整个碳库的45%[10-12]，因此土壤碳库在研究森林生态系统碳循环中具有重要意义. 相关研究表明，森林土壤碳氮库具有明显的相互耦合关系[13]，随着大气氮沉降的增加，森林土壤碳收支过程也日益受到广泛关注，并成为全球变化科学领域的热点问题. 在20世纪80年代，欧美已经开始研究氮沉降对森林生态系统结构和功能的影响，并逐渐形成了长期定位的研究网络，如美国已经形成覆盖全美的氮沉降监测网络[14]. 随着研究工作的不断深入，森林土壤碳周转对氮沉降的响应也受到广泛关注[1, 15]. 中国也先后启动了“973计划”等在内的多个专项科研计划，如中国陆地生态系统碳−氮−水通量的相互作用关系及其对环境变化的响应和适应机制研究. 同时，在森林碳、氮循环领域开展了大量研究，并报道了一系列的相关研究成果[16]. 已有的研究表明，进入到森林生态系统中的大气氮沉降少部分被植物利用，绝大部分进入到土壤中，进入到土壤中的大气氮沉降极易被土壤微生物利用或者与土壤中有机物或盐基离子相结合，直接或间接影响土壤碳的输入与输出[17]. 因此，深入了解大气氮沉降与土壤碳收支之间的联系，有助于更全面地理解土壤碳循环过程. 本文以开展的相关研究为基础，从氮沉降对凋落物分解、细根周转、土壤呼吸和土壤可溶性有机碳淋失等方面入手，综述了氮沉降对森林土壤碳输入输出过程的影响，以期为该领域的进一步研究提供借鉴与参考.1 氮沉降对森林凋落物分解的影响20世纪80年代欧洲和北美就已经开展了氮沉降对森林凋落物分解的影响研究[18]，总的来看，收稿日期：2020-09-07； 接受日期：2020-12-14； 网络出版日期：2021-01-14基金项目：国家自然科学基金(41867009).** 通信作者：袁吉有(1978−)，男，云南人，讲师，主要研究全球变化生态学与土壤生态学. E-mail ：**************.cn.云南大学学报（自然科学版），2021, 43（3）:577~586Journal of Yunnan University: Natural Sciences EditionDOI: 10.7540/j.ynu.20200474氮沉降对凋落物分解的影响有促进、抑制和无影响3种情况. 如Hobbie等[19]研究发现，模拟氮沉降对凋落物分解有促进作用. Vestgarden[20]研究发现氮添加能促进凋落物的分解，Anderson等[21]的研究也得出相似的结论. Kuperman等[22]通过分析可能影响凋落物分解的因子，得出氮沉降是加速凋落物分解的最重要的因素. 廖利平等[23]对杉木凋落物分解研究中发现，硝态氮促进凋落物的分解.张毓涛等[24]在天山模拟氮沉降对云杉凋落物叶分解的影响中也发现，氮输入促进了云杉凋落物叶的分解，Wu 等[25]也得出相似结果. 也有一些学者研究发现，氮输入抑制森林凋落物的分解，如Magill 和Aber[26]在红松和阔叶混交林的模拟氮沉降试验中发现，氮沉降的增加抑制了凋落物的分解. 徐国良等[27]发现氮输入对季凤林凋落物的分解具有一定的抑制作用. 樊后保等[28]对杉木人工林凋落物的分解研究中发现，高氮对杉木凋落物的分解也有一定的抑制作用. 还有研究发现，氮输入对凋落物的分解无影响，如莫江明等[29]在鼎湖山模拟氮沉降试验中发现，6个月的低氮处理对混交林中的马尾松凋落物分解没有明显的影响. 另外也有研究表明，氮输入初期通常会促进凋落的分解，后期会抑制凋落物的分解. 如Zhang等[30]在对模拟氮沉降对冷杉凋落物分解的试验中发现，氮添加在早期（0～15 d）促进凋落物的分解，后期（47 d后）抑制了凋落物的分解.关于氮沉降促进森林凋落物分解的机理可能是：①短期内，氮输入缓解了微生物活动的氮素限制，有利于微生物的生长，促进了凋落物的分解[31-32]；②氮输入增加将会导致植物氮的吸收量和积累量增加，从而使森林凋落物中氮含量提高及其他化学元素含量的变化，高氮含量的凋落物能促进凋落物的分解[3,15,20,33]；③氮输入将增加植物生物量和凋落物输入量，从而改变森林地表植被组成和凋落物所处的微环境，使一些氮指示物种丰度增加，从而产生易分解凋落物，导致凋落物分解速率明显加快[34-37]；④氮输入能导致纤维素酶、木质素酶活性增强，从而促进凋落物的分解[9,19,38-40]. 氮沉降抑制森林凋落物分解的机理可能是：①氮输入改变了微生物的群落结构和多样性，降低了微生物的生物量和活性，从而抑制了凋落物的分解速率[32,41-43]；②氮输入将增加凋落物中的木质素和纤维素含量，并且在分解过程中形成稳定化合物和难分解的腐殖化合物，从而降低凋落物分解的速率[44-46]；③氮输入通过抑制白担子菌或者腐担子菌的生长来限制木质素降解酶的产生，从而延缓凋落物的分解[38,47-48]；④氮输入可能会引起C或者P对微生物降解的限制，使得凋落物分解缺乏能量，从而延缓凋落物的分解速率[22,49]；⑤ 氮输入能抑制碎化凋落物的土壤动物的活动或引起土壤动物死亡，从而延缓凋落物的分解[50]. 无影响的机理可能是：①从整个凋落物分解过程看，氮输入对凋落物分解的增加效应与抑制效应相互抵消[50-51]；②森林生态系统本身不受氮的限制，或森林对氮输入的适应能力较强，使得氮输入对凋落物的分解无影响[51-52]；③凋落物碳源质量太差，无法引起分解者对氮输入的反应[50].2 氮沉降对森林土壤细根周转的影响细根是指直径小于2 mm的根，其生理活性强，是树木水分和养分吸收的主要器官[53-54]. 森林生态系统中老根不断被新生细根取代，新生细根通过生长形成老根或者衰亡分解，称其为细根周转[55-56].细根周转是森林土壤碳库的重要来源之一[53]，氮沉降主要通过改变细根化学成分、年生长量、寿命和周转速率影响森林土壤中细根碳的输入[57]. 有研究表明，氮沉降增加森林细根生物量和周转速率，如Majdi等[58]在挪威对云杉进行模拟氮沉降试验，研究结果表明氮输入增加了细根生长量和生物量，云杉细根的中值寿命缩短了25%，提高了细根的周转速率. Johnson等[59]在美国对黄松的模拟氮沉降试验中也发现细根周转有所提高. Leppälammi-Kujansuu 等[60]在挪威对云杉22 a的氮输入试验中发现，氮输入显著增加了总的细根生物量，且表层土壤中细根的增加尤为明显. Yuan 等[61]发现无论是在氮自然梯度增加还是氮输入情况下，细根生产量均显著增加. 也有些研究认为氮沉降降低了森林细根生物量和周转速率，如Persson等[62]在欧洲和北美森林中的模拟氮沉降试验中发现，氮饱和导致细根生物量下降，Gower等[63]和Jourdan等[64]也得出了相似的结论. Pregitzer等[65]研究发现氮输入降低了细根周转速率下降. 贾淑霞等[66]在中国东北落叶松和水曲柳中的模拟氮沉降试验发现，氮输入导致落叶松细根生物降低了18.5%，死细根降低了34.8%，水曲柳细根生物量降低了27.4%，死细根生物量降低了127.4%. 李媛媛等[67]在温带森林的模拟氮沉578云南大学学报（自然科学版） 第 43 卷降试验中发现，氮输入前期对细根分解具有促进作用，后期呈现抑制作用. 综合来看，大部分研究认为随着土壤N有效性的提高，树木细根生产量会增加，寿命缩短，周转率加快[68-69].关于氮沉降影响细根生长和周转的机理可能是：①在贫瘠的土壤中，氮输入导致土壤表层和亚表层养分充足，从而增加了细根生物量[58]；②氮输入导致土壤有效氮增加，细根的直径、根长可能会增加，从而延长了细根寿命，降低细根周转速率[65]；③长期氮输入导致土壤氮饱和，过量氮将减少光合产物向根系的分配，从而减少细根生物量[63]；④氮输入导致土壤细根呼吸作用增强，分配到根系的碳并非用于新根的生长，而是用于维持氮的吸收和同化，从而导致细根生物量降低[64]；⑤氮输入导致植物叶面积增加，光合产物增多，将有更多的碳分配到根部，从而促进细根生长，同时，细根氮含量随着土壤有效氮的增加而增多，呼吸作用也会增强，随之而来的结果是细根会降低氮的吸收率，植物也可能缩短细根寿命来保证吸收率并降低呼吸消耗，从而使细根周转速率提高[70].3 氮沉降对森林土壤呼吸的影响土壤呼吸主要包括根系呼吸、土壤微生物呼吸、土壤动物呼吸以及含碳物质的化学氧化，是森林土壤碳库中碳的重要输出途径之一[71]. 国内外众多的研究结果表明，氮输入对森林土壤呼吸具有促进、抑制和无影响3种情况. Bowden等[72]在哈弗森林的试验结果表明，在试验开始的第1年，土壤呼吸速率随着氮输入的加入而增加. Allen等[73]的研究结果表明，氮输入增加了北美火炬松的土壤呼吸速率. Franklin等[74]研究发现，持续20 a的氮输入导致针叶林土壤呼吸降低了40%，Pregitzer等[75]和Craine等[76]的研究也得出相似的结果. 李洁冰等[77]在我国亚热带森林中开展的模拟氮沉降试验表明，氮沉降提高土壤呼吸. 莫江明等[78]在鼎湖山的模拟氮沉降试验也表明，氮输入显著地促进了常绿阔叶林的土壤呼吸，刘盛梅等[79]也得出了相似的研究结果. Bowden等[72]在赤松和落叶松混交林中的模拟氮沉降试验发现，13 a的持续高氮沉降导致土壤呼吸降低了42%. Compton等[41]在哈弗森林的模拟氮沉降试验中发现，长期氮输入使得微生物生物量减少，从而导致微生物呼吸降低，Phollips 等[80]得出类似的结果. 胡正华等[81]在北亚热带的模拟氮沉降试验中发现，氮输入降低了土壤呼吸速率. Jia等[82]进行的模拟氮沉降试验发现，氮输入导致生长季中的落叶松和水曲柳土壤呼吸分别降低了30%和24%，张徐源等[83]对夏季湿地松和曾清萍等[84]对马尾松的研究均得出，氮输入抑制了土壤呼吸. Zhou等[85]在中国西部常绿阔叶林中的模拟氮沉降试验也发现氮输入降低了土壤呼吸，Peng等[86]发现氮输入降低了亚热带常绿阔叶林的根际呼吸和异养呼吸. 也有研究表明，氮输入对森林土壤呼吸无影响[87-88]. 如Gundersen等[89]在丹麦云杉的模拟氮沉降试验发现，氮输入4 a后，云杉土壤呼吸速率无明显改变.关于氮沉降促进土壤呼吸的机理可能是：①试验初期氮输入改善了森林氮限制状态，使得植物和微生物活动增加，从而促进了土壤呼吸[90]；②氮输入通过改变根生物量，或刺激植物生长，从而促进光合作用，导致土壤呼吸速率提高[75,91]；③高氮输入提高了凋落物的质量，促进了土壤碳氮的矿质化，导致土壤呼吸速率增加[37]；④氮输入导致土壤有机碳和土壤微生物生物量碳增加，改善了微生物氮限制状况，增加了微生物活性与生物量，从而促进土壤呼吸[92-93]. 氮沉降抑制土壤呼吸的机理可能是：①氮输入导致土壤碳氮比失衡，降低土壤pH，抑制了微生物活性和碳源活性，引起凋落物分解速率降低，从而抑制土壤呼吸 [16,94]；②氮输入使细根生长量和周转受到影响，从而抑制土壤呼吸[16]；③长期氮输入导致土壤动物数量和生物量减少，从而抑制了土壤呼吸[95]；④氮输入可能对凋落物和土壤有机质分解相关的酶活性产生影响，从而导致土壤呼吸速率降低[96]；⑤氮输入可能降低真菌/细菌生物量比率，改变微生物群落结构，从而降低土壤呼吸速率[97]. 氮沉降对土壤呼吸无影响的机理可能是：①氮输入对土壤有机碳影响不明显的情况下，氮输入对土壤呼吸速率无影响[9]；②输入的氮以无机氮形式存在土壤中时，这些无机氮并不能进入系统循环，从而导致氮输入对土壤呼吸速率无影响[59,98].4 氮沉降对森林土壤可溶性有机碳产生与淋失的影响土壤可溶性有机碳是土壤有机碳的重要组成部分之一，其具有一定溶解性，易氧化、易分解、易矿化，且在土壤中移动较快[99]. 关于氮沉降对森林土壤可溶性有机碳产生与淋失影响的研究也在国第 43 卷袁吉有等：大气氮沉降对森林土壤碳输入输出过程的影响579内外进行了大量研究. Pregitzer等[100]在美国北部阔叶林进行的连续8 a的模拟氮沉降试验中发现，氮输入明显促进了土壤可溶性有机碳的生产和淋溶. Gundersen 等[89]的研究也发现，氮输入导致土壤可溶性有机碳含量增加. Fang等[101]在鼎湖山的模拟氮沉降试验中发现，氮输入导致马尾松林土壤渗透水中可溶性有机碳浓度增加. 袁颖红等[102]也发现，高氮输入情况下，土壤提取液中可溶性有机碳含量增加. Shi等[103]研究发现，低水平施氮有增加土壤DOC含量的趋势，而高水平N则抑制土壤DOC含量. Vestgarden[19]在挪威南部进行的长期模拟氮沉降试验中发现，低氮和高氮输入导致森林地被物可溶性有机碳显著降低. Cronan等[104]研究结果表明，氮输入使得土壤可溶性有机碳释放速度降低了20%. 也有研究发现，氮输入对森林土壤可溶性有机碳没有明显作用，如McDowell等[105]在哈佛森林的模拟氮沉降试验中发现，氮输入对土壤可溶性有机碳无影响，Sjöberg等[106]的研究也得出相似的结果.关于氮沉降影响森林土壤可溶性有机产生与淋失的机理可能是：①氮输入导致土壤酸化，离子强度增强，从而导致土壤可溶性有机碳含量降低[90]；②氮输入通过促进细菌生长和增加了土壤腐殖质的稳定性，从而使得土壤可溶性有机碳含量降低[82]；③氮输入可能抑制土壤中木质素的分解，从而增加土壤可溶性有机碳的含量[107].5 研究展望综上所述，大气氮沉降对森林土壤碳输入（凋落物分解、细根周转）与输出（土壤呼吸、可溶性有机碳淋溶）的影响是一个复杂而综合的过程. 整体来看，氮沉降对森林凋落物分解、土壤呼吸方面的研究较深入，也得出了一些有意义的研究成果，而氮沉降对细根周转、可溶性有机碳方面的研究较少. 综合分析国内外研究现状，以下问题还需要进一步探讨.（1）氮沉降对森林凋落物分解的影响是一个复杂而长期的过程，氮沉降可以通过影响微生物群落结构与活性、植物生长、凋落物量、凋落物含氮量、纤维素和木质素酶活性、土壤动物等方面影响凋落物的分解速率. 但纵观以往相关研究，大多数研究只集中于分析氮输入情况下几个影响因子对凋落物分解过程的影响，具有一定的局限性. 在以后的研究中，应该综合分析氮输入情况下所有影响因子对凋落分解过程的影响，且应结合CO2浓度增加和温度升高等全球变化现象，以便更加准确客观地了解氮沉降对森林凋落物分解过程的影响，明确氮沉降对森林凋落物分解过程的机理. 另外，森林生态系统类型多样以及不同地区森林生态系统营养限制类型不同，因此应开展不同地区、不同森林类型长期氮沉降对凋落物分解过程的影响.（2）现阶段，氮沉降对细根的影响研究主要集中于氮输入对细根生物量、化学成分变化、寿命以及周转速率等方面，但研究方法上有一些局限性，应进一步完善相应的研究方法. 另外，氮输入背景下土壤水分、土壤理化性质、植物多样性对细根的相应研究也待进一步深入研究，同时，在研究氮输入对细根生产量、周转速率的情况下，应进一步研究细根的解剖结构、生理方面对氮输入的响应.（3）土壤呼吸是森林土壤碳库主要的输出途径之一，氮沉降引起森林土壤呼吸变化的研究涉及到很多方面. 纵观以往研究，氮输入对土壤呼吸各组分的影响与机理还需深入研究，以便区分根系自养呼吸、微生物呼吸，从而了解氮输入对土壤呼吸的阶段性影响. 氮输入如何影响植物生长与光合作用，进而如何影响根生物量、凋落物量以及分配到根系的光合产物，最终如何影响土壤呼吸，需要进一步联动综合研究分析.（4）氮输入对森林土壤可溶性有机碳迁移与淋溶方面的研究已取得了一定的研究成果，但总体上还比较欠缺. 在今后的研究中，应加强氮输入如何影响森林土壤可溶性有机碳产生、周转和淋溶等方面的研究，综合研究分析氮输入背景下，土壤温度、湿度、pH、降水、微生物量、根系分泌物以及凋落物对可溶性有机碳产生、迁移过程和淋溶的影响.参考文献：Wright R F, Rasmussen L. 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森林生态系统对大气氮沉降的响应
２月
Ｆｅ ． ２ ０ ｂ ， ０６
森 林 生 系 对 大气 氮 沉 降 的 响应 态 统
王巧红 ， 宫渊波 ， 君 张
（ 四川农业 大学林 学园艺学院生态林业工程省级重点实验室 ， 四川 雅安 ６５１ ） ２ ０ ４
摘
要 ： 陆地生 态 系统 中三大营养元素之一 ， 氮是 在森林生态 系统 中 被视作 主要 的 限制生 长 因子 。近 年来 ， 因工农
ＷＡＮＧ Ｑｉ －ｏ ｇ Ｇ ＮＧ ａ —ｏ Ｚ ＡＮＧ Ｊ ｎ ａ ｈ ｎ Ｏ ｏ Ｙｕ ｎｂ Ｈ ｕ
（ ｉ ｕｎｋ ｙＬ ｌ ｒｔｒ ｆ ｃｌｇｃｌ ｏｅｔ ｎ ｉｅｒ ｇ Ｓｅ ｕｎＡｇｉｕ ｕａ Ｕｎｖｒｉ ， ’ｎ ６５ １ Ｃ ｉａ Ｓｃ ａ ｅ ａ￣ ａ ｙｏ ｏ ｉ ｒｓｒ Ｅ ｇ ｅｉ ， ｉ ａ ｒ ｌ ｒｌ ｉ ｓｙ Ｙａａ ２ ０ ４． ｈ ） ｈ Ｊ ｏ Ｅ ｏ ａＦ ｙ ｎ ｎ ｈ ｃｔ ｅ ｔ ｎ
种；． ２ 国内 外的研究进展； ． ３ 大气氮对森林生态系 统的影响， 包括 １ 导致营养失调 ，） ） ２ 对胁迫敏 感性的增强，） ３加
速森林土壤 酸化 ，） ４ 氮淋溶的增加 ，） ５ 物种 多样性的减少和 ６ 氮沉降的评价方 法。 ） 关键词 ： 大气氮沉降 ； 氮饱 和； 森林 生态 系统 ； 临界 负荷 ； 响应
Ａｂ ｔａ ｔ Ｎｉ ｏ ｅ ５ｏ ｅｏ ｈ ｈ ｅ ｓｅ ｔ ｌ ｕ ｒ ｎｓｉ ｈ ｅｒ ｓｒａ ｅ ｏ ｙ ｔｍ ｎ ｓｒｇ ｒ ｅ ｓ ｓｒ ｃ ： ｔ ｇ ｎ １ ｎ ｆｔ ｅｔ ｒ ｅｅｓｎ ｉ ｔｉ ｔ ｔ ｅｔｒｅ ｔｉｌ ｃ ｓ ｓｅ ａ ｄ ｉ ｅ ａｄ ｄａ ｒ 。 ； ａｎ ｅ ｎ
ａｍａｎｌ ｔｄｆｃｏ ｎｔ ｅｆｒｓ ｃ ｓ ｓｅ Ｗ ｉｈｔ ｅｒｐｄｄ ｖ ｌｐ ｎ ｆａ ｒ ｕｔ ｒ ｎ ｎ ｕ ｔｙｉ ｉ ｍｉ ａ ｔ，ｉ ｈ ｅｔｅｏ ｙ ｔｍ． ｔ ｈ ａ ｉ ｅ ｅ ｍｅ ｔ ｇ ｉ ｌ ｅａ ｄ ｉｄ ｓｒ ｉ ｅ ｏ ｏ ｏ ｃ ｕ ｎ
氮沉降对森林生态系统关键生态过程的影响
文献标识码：A 文章编号：1001-1714（2019）01-0049-04
森林生态系统是一个以树木为主体的生物与 大气、土壤以及生物本身进行物质循环、能量转换 和信息传递的有机统一体。作为自然综合体中物 质循环、能量流动和信息传递的重要载体，光合作 用、呼吸作用、凋落物养分矿化分解、植物蒸腾和养 分吸收利用等碳循环、水循环和养分循环的关键生 态过程，通过一系列的生理、生态作用将森林生态 系统各结构单元间的物质循环过程有机联系起来， 实现对整个森林生态系统土壤–植物–大气连续 体（SPAC）的调控。一方面，森林生态系统可以通过 不 断 的 物 质 、能 量 输 入 实 现 森 林 生 态 系 统 的 自 调 节，实现物质元素在生物群落与外界环境间循环往 复，维持系统的稳定性；另一方面，物质、能量的流 动将生态系统处于一种动态的开放和平衡中，生态 系统平衡状态易受到外界因素的干扰[1-3]。因此，森 林生态系统 SPAC 中，任何一个过程的变化必然会 引起整个森林生态系统物质循环、能量转换、信息 传递等发生改变。
1 氮沉降对森林生态系统碳循环过程的影响
植物光合固碳过程是全球陆地生态系统碳循 环的重要环节，影响整个陆地生态系统碳的循环和 周转[5]。目前的研究结果对氮输入与生物固碳的影 响仍存有分歧，一部分研究结果发现，在 N 限制的
收稿日期：2018-12-14 基金项目：辽宁省自然科学基金（2015020798，2015020780）；林业科技创新平台运行补助项目（2017-LYPT-DW-024）；林业 行业公益专项（201404303-03）。 作者简介：王睿照，高级工程师，主要从事森林生态水文研究，E-mail：ramny@。
森林土壤微生物群落对氮沉降的响应研究
森林土壤微生物群落对氮沉降的响应研究近年来，全球氮沉降不断加剧，严重影响了森林生态系统的稳定性和功能。
森林土壤微生物群落是森林生态系统中重要的组成部分，对氮沉降的响应具有重要的意义。
一、氮沉降对森林土壤微生物群落的影响氮沉降会影响森林土壤微生物群落的组成和丰度，导致群落结构的改变。
一些研究表明，氮沉降能够促进一些优势菌株的生长，导致一些微生物群体的过度生长，同时抑制其他微生物的生长，从而导致群落结构发生变化。
此外，氮沉降还能够改变土壤微生物的功能。
氮沉降会导致土壤pH值的降低，从而影响微生物的生态功能，如固氮和有机碳分解等。
二、森林土壤微生物群落对氮沉降的响应研究表明，森林土壤微生物群落对氮沉降的响应表现出明显的季节性变化。
在氮沉降较高的夏季，土壤微生物丰度和多样性明显降低。
这可能与土壤微生物在高氮沉降下产生的生理与生态适应有关。
同时，一些优势菌株的过度生长也会导致群落的稳定性下降，从而进一步增加土壤养分的丧失。
三、森林土壤微生物群落在环境保护中的意义森林土壤微生物群落对环境保护具有深远的意义。
作为生态系统的重要组成部分，森林土壤微生物群落能够调节土壤养分循环过程，比如土壤碳汇。
研究表明，森林土壤微生物群落的稳定和多样性水平与土壤碳库有密切关系。
因此，保护森林土壤微生物群落可以帮助维护生态系统的稳定，增加土壤碳汇，并防止土壤养分的流失和环境污染。
总之，森林土壤微生物群落对氮沉降具有明显的响应能力。
因此，保护森林土壤微生物群落是促进生态系统稳定和环境保护的重要途径。
未来需要更多的研究来探讨土壤微生物群落在氮沉降过程中的作用和机制，以及保护森林土壤微生物群落的措施和方法。
森林碳汇对氮沉降的响应
森林碳汇对氮沉降的响应森林的碳汇对环境变化的响应一直是环境科学领域的热门研究课题。
其中，氮沉降作为一个重要的环境因素，对森林碳汇的响应也有着重要的影响。
本文将重点探讨森林碳汇对氮沉降的响应，旨在更好地理解森林生态系统的碳循环和维持森林生态系统平衡的机理。
一、氮沉降对森林碳汇的影响氮沉降是自然过程或人为活动释放的氮化合物在大气中的扩散沉降过程，对森林生态系统有着不可忽视的影响。
在森林生态系统中，氮是限制植物生长的营养元素之一，过量的氮沉降会引起树木和植被的生长过度，同时也会导致土地酸化和水质污染等环境问题。
此外，氮沉降对森林碳汇的影响也很重要。
1.氮沉降对森林土壤碳存量的影响森林生态系统中的土壤碳存量是森林碳汇的主要组成部分，对氮沉降的响应也相对更加明显。
研究表明，氮沉降可以促进森林土壤中有机质的分解，使得土壤有机质含量降低，导致森林土壤碳存量减少。
同时，氮沉降还可以增加土壤中微生物的数量和活性，促进土壤有机质的降解，从而增加土壤呼吸和二氧化碳的释放，降低碳的净固定量。
2.氮沉降对森林净生产力的影响森林的净生产力是生态系统中固定的碳量，与光合作用和呼吸作用有关。
氮沉降可以提高森林植物的营养水平，促进植物的光合作用和生长，从而提高森林的净生产力。
但是在氮超载的情况下，氮沉降会抑制森林植物的光合作用和生长，导致森林净生产力降低。
此外，过量的氮沉降还会引起土壤酸化，影响植物的水分吸收和养分吸收，进而降低森林净生产力。
3.氮沉降对森林碳通量的影响森林的碳通量主要包括吸收和释放二氧化碳的过程。
氮沉降对森林碳通量的影响主要是通过对植物生长和土壤分解的影响来实现的。
氮沉降可以提高森林植物的生长和净光合速率，从而增加植物对二氧化碳的吸收。
同时，氮沉降还可以改变土壤微生物群落的结构和数量，从而影响土壤呼吸和二氧化碳的释放。
在氮沉降过量的情况下，土壤酸化会抑制植物生长，从而降低碳的净固定量。
二、森林碳汇对氮沉降的响应1.森林碳汇抑制氮沉降对生态系统的影响研究表明，森林生态系统的碳汇可以通过不同途径来抵消氮沉降的负面影响。
不同温度条件下亚热带森林土壤碳矿化对氮磷添加的响应
不同温度条件下亚热带森林土壤碳矿化对氮磷添加的响应刘玉槐;严员英;张艳杰;严月;赵玉皓;徐燕;陈伏生;葛体达;鲁顺保【摘要】在氮沉降增加的背景下,土壤可利用性氮(N)素增加是多数陆地生态系统正经历的重要生态学过程.氮沉降增加对土壤呼吸会产生扰动,进而影响到森林土壤碳循环.以江西省泰和县石溪杉木林为研究对象,开展N沉降模拟试验,采用碱液吸收法分析4种不同N沉降处理在不同温度(5、15、25、35℃)下对土壤碳排放量的影响.N沉降对土壤呼吸具有抑制作用,随着温度的升高,各处理对土壤呼吸碳排放呈显著性增加趋势(P＜0.05).不同温度条件下添加磷(P)处理对CO2累积排放量与添加高N处理变化规律类似.在5℃条件下,N会抑制土壤碳矿化,且随N浓度升高抑制作用越强,P处理能促进土壤碳排放;15℃和35℃条件下,N和P处理对土壤碳排放量均有抑制作用.在较高温度(25℃和35℃)培养下,土壤全碳对CO2累积排放量均有显著性影响.在25℃条件下,土壤DOC含量对土壤碳排放量的影响显著(P＜0.05),其他温度无影响.在5℃时,不同处理下土壤含水量对土壤碳排放量影响显著.对N沉降与土壤Q10值进行方差分析表明不同处理对Q10值无显著性差异.通过单库模式方程Cm=Co(1-exp-kt)对土壤潜在碳排放进行模拟得出5、15℃和35℃对土壤潜在排放量有显著影响.%Increase in the soil nitrogen (N) availability under increasing N deposition is an important ecological processthat most terrestrial ecosystems experience.Increasing N deposition could affect soil respiration and consequently,affect the soil carbon (C) and N cycling.In this study,an N deposition simulation experiment was carried out in the Cunninghamia lanceolata forest in Shixi,Taihe County,JiangxiProvince,China.Soil carbon emissions were analyzed,using an alkali absorption method,under four treatments (no N and Phosphorus (P)addition (CK),N1 addition,N2 addition,and P addition) at four different temperatures (5℃,15℃,25℃,and 35℃).Soil respiration was inhibited by N deposition.As the temperature increased,soil respiration increased substantially (P ＜ 0.05).Different treatments had different effects on soil carbon emissions.The change regulation of CO2 accumulation emission and high N change regulation were similar for P addition under different temperature conditions.At 5℃,N addition inhibited soil ca rbon mineralization and this effect was stronger with increasing N concentration,whereas P addition promoted the soil carbon emission with increasing N concentration.However,at 15℃ and 35℃,N and P addition had an inhibitory effect on the soil carbon emission.At higher temperatures (25℃ and 35℃),total soil carbon significantly affected the CO2 accumulation;however,at lower temperatures (5℃ and 15℃) total soil carbon had the opposite effect on CO2 accumulation.At 5℃,soil water content in different treatments had a significant effect on soil carbon emission,whereas the other three temperatures (15℃,25℃,and 35℃) had no significant effect.At 25℃,soil carbon emission was significantly affected by soil DOC (P ＜ 0.05),whereas no effect was observed at the other three soil temperatures (5℃,15℃,and 35℃).At 25℃,soil DON had no significant effect on soil carbon accumulation emission.At 5℃,soil water content in different treatments had a significant effect on soil carbon emission but no significant effect at the other thr ee temperatures (15℃,25℃,and 35℃).The Q10value under N and P addition was lower than that under the control condition (no N and P addition) and the Q10 value decreased withincreasing N concentration.However,the difference in N deposition had no significant effect on the Q10 values.The potential carbon emission from soil respiration was simulated by the single reservoir model,Cm =Co(1-exp-kt).The results indicated that the four treatments had a significant effect on potential soil carbon emission at 5℃,15℃,and 35℃,but no significant effect at 25℃.【期刊名称】《生态学报》【年(卷),期】2017(037)023【总页数】11页(P7994-8004)【关键词】氮沉降;杉木;碳矿化;温度【作者】刘玉槐;严员英;张艳杰;严月;赵玉皓;徐燕;陈伏生;葛体达;鲁顺保【作者单位】江西师范大学生命科学学院,南昌 330022;中国科学院亚热带农业生态研究所区域农业生态研究中心,长沙410125;江西省林业科学院湿地中心,南昌330032;江西师范大学生命科学学院,南昌 330022;江西师范大学生命科学学院,南昌 330022;江西师范大学生命科学学院,南昌 330022;江西师范大学生命科学学院,南昌 330022;江西农业大学林学院,南昌330045;中国科学院亚热带农业生态研究所区域农业生态研究中心,长沙410125;江西师范大学生命科学学院,南昌 330022【正文语种】中文土壤呼吸是陆地生态系统土壤和大气之间CO2交换的重要组成部分。
森林生态系统碳循环对全球氮沉降的响应_1
维系了几千年之久; 此后其浓度稳步上升, 到 1999 年达到 367Lm ol # m o l , 增加了大约 30 % 政府间气候变化委员会
[ 4]
。大气组成
的这些变化可能会改变温度、 降水格局、 海平面、 极端事件以及自然环境和人类系统所依赖的其它气候因素。 的报告指出 , 近百年来 , 由于大气 CO2浓度的增加 , 地表温度已上升 0 . 3~ 0 . 6e ; 预
基金项目: 国家自然科学基金资助项目 ( 30370259 ); 福建省自然科学基金重点资助项目 ( B0320001 ) 收稿日期: 2006 -11 -10; 修订日期 : 2007-03 -30 作者简介: 樊后保 ( 1965 ~ ) , 男 , 江西修水人 , 博士 , 教授 , 主要从事森林生态学与酸沉降研究 . E-m ai: l hb fan @ n it . edu. cn Foundation item: The p roject w as finan cially supported by N at ional N atu ral S cience Foundat ion of C h ina ( N o. 30370259) and K ey Project of N atural S cience Foundation of Fu jian Provin ce ( N o. B0320001 ) Receiv ed da te : 2006-11 -10 ; A ccepted da te : 2007-03 -30 B iography: FAN H ou-Bao , Ph . D. , P rofessor , m ain ly engaged in forest ecology and acid ic depos ition . E-m ai: l hb fan @ n it . edu. cn
氮沉降对森林生态系统碳水关系的影响
氮沉降对森林生态系统碳水关系的影响王睿照【摘要】森林生态系统碳水循环相互耦合的过程受到全球氮沉降的深刻影响。
该文探讨了氮沉降对森林生态系统碳循环和水分利用效率的影响，并对未来研究进行展望。
【期刊名称】《辽宁林业科技》【年(卷),期】2016(000)004【总页数】3页(P37-39)【关键词】氮沉降;碳循环;水分利用效率;森林生态系统【作者】王睿照【作者单位】辽宁省林业科学研究院，辽宁沈阳 110032【正文语种】中文【中图分类】S718.554.2随着工业生产、矿物燃料燃烧、含氮化肥的生产和使用以及土地利用方式的改变，大气中含氮化合物迅速增加，大气氮沉降量加剧并呈现全球化趋势，对全球生态系统产生深刻影响[1]。
自从20世纪80年代以来，我国农业、工业的迅猛发展以及城市化进程推进，人类活动造成氮排放急剧增加。
我国成为继欧洲和北美之后的第三大氮沉降区。
1993-2003年，我国平均大气氮沉降为12.35 Tg·a-1[2]。
若将包括干湿沉降氮的所有形式都计算在内，氮沉降速率或要高于15 Tg·a-1[3]。
不断增加的氮沉降改变着区域和全球环境，对生态系统的健康和服务功能产生负面影响，这已成为制约我国社会和经济发展的壁垒[4]。
森林生态系统的碳氮循环并非孤立的两个过程，二者相互耦合的关系是森林生态系统的碳水关系[5]。
作为全球变化的一个主要内容，氮沉降对碳水关系产生重要的影响。
国内外学者开展的模拟氮沉降试验大多按照高、中、低和对照不同的N浓度梯度，采用含氮化合物的水溶液喷施林地的方法进行人工模拟[6]。
研究多集中在模拟氮沉降的增加对生态系统碳氮循环[7]、土壤理化特性[8]、土壤呼吸以及凋落物分解等方面的影响。
现就对森林生态系统的碳循环和水分利用效率对氮沉降的响应分别综述。
1.1 对光合效率及光合产物的影响氮沉降对森林生态系统光合效率及光合产物的影响较为复杂。
当氮素成为森林生态系统的限制因子，大气氮沉降对森林植物具有“施肥效应”，氮沉降可提高光合作用效率，促进树木生长和固碳。
氮沉降对森林生态系统碳吸存的影响
氮沉降对森林生态系统碳吸存的影响陈浩;莫江明;张炜;鲁显楷;黄娟【期刊名称】《生态学报》【年(卷),期】2012(032)021【摘要】工业化带来的大气氮沉降增加是影响森林生态系统碳吸存的重要因素.将森林碳库分为地上和地下两部分,从3个方面综述了国内外氮沉降对森林生态系统碳吸存影响的研究现状.(1)地上部分:氮限制的温带森林,氮沉降增加了地上部分碳吸存.氮丰富的热带森林,氮沉降对地上部分碳吸存没有影响.过量的氮输入会造成森林死亡率的上升,从而降低地上部分碳吸存.(2)地下部分:相比地上部分研究得少,表现为增加、降低和没有影响3种效果.(3)目前的结论趋向于认为氮沉降促进森林生态系统碳吸存,然而氮沉降所带来的森林生态系统碳吸存能力到底有多大依然无法确定,这也将成为未来氮碳循环研究的重点问题.分析了氮沉降影响森林生态系统碳吸存的机理,介绍了氮沉降对森林生态系统碳吸存影响的4种研究方法.探讨了该领域研究的不足及未来的研究方向.【总页数】16页(P6864-6879)【作者】陈浩;莫江明;张炜;鲁显楷;黄娟【作者单位】中国科学院华南植物园,中国科学院退化生态系统植被恢复与管理重点实验室,广州510650;中国科学院研究生院,北京100049;中国科学院华南植物园,中国科学院退化生态系统植被恢复与管理重点实验室,广州510650;中国科学院华南植物园,中国科学院退化生态系统植被恢复与管理重点实验室,广州510650;中国科学院华南植物园,中国科学院退化生态系统植被恢复与管理重点实验室,广州510650;中国科学院华南植物园,中国科学院退化生态系统植被恢复与管理重点实验室,广州510650【正文语种】中文【相关文献】1.喀斯特城市主要森林生物量及碳吸存功能 [J], 宁晓波;刘隆德;李明刚;顾永顺;王太清;夏婧2.森林演替在南亚热带森林生态系统碳吸存中的作用 [J], 方运霆;莫江明;彭少麟;李德军3.城市草坪生态系统碳吸存研究进展 [J], 李熙波;杨玉盛;曾宏达;谢锦升;朱宁4.紫色土人工林生态系统碳库与碳吸存变化 [J], 于占源;杨玉盛;陈光水5.亚热带人工林生态系统碳库与碳吸存对氮沉降增加的响应 [J],因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
氮沉降对森林生态系统影响的研究进展
氮沉降对森林生态系统影响的研究进展
范慧珠;张雪;徐嘉璐
【期刊名称】《农业与技术》
【年(卷),期】2024(44)10
【摘要】随着人类对能源和食物需求不断增长,全球范围内大气氮沉降速率急剧上升,主要是由于化石燃料和化学肥料的大量消耗。
我国已成为大气氮沉降的热点地区,氮沉降量持续积累,严重威胁到生态系统的稳定。
通过综合实验和观测数据,对我国森林对氮沉降增加的响应进行综述,重点关注了土壤生态化学计量、酸化、土壤微生物、土壤呼吸、植物养分化学计量学、物种组成和森林生长等方面。
鉴于我国氮沉降的发展趋势,深入研究氮沉降对森林生态系统的影响对我国森林管理具有重要意义。
通过分析国内外氮沉降研究的进展和发展趋势,讨论了我国在该领域存在的问题和不足,呼吁建立更全面的全国性长期监测研究平台,进行区域和全球范围的联合研究。
【总页数】4页(P35-38)
【作者】范慧珠;张雪;徐嘉璐
【作者单位】吉林省林业调查规划院
【正文语种】中文
【中图分类】S713
【相关文献】
1.氮沉降对我国森林生态系统生物多样性的影响研究进展
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4.模拟大气氮沉降对中国森林生态系统影响的研究进展
5.氮沉降对森林生态系统影响的研究进展
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邓恩桉幼龄林土壤有机质和全氮含量对模拟氮沉降的响应
在于它的 良好的速生性和较强的耐寒能力。在广西柳州、 桂林、 福建南平等地 区的大部分引种试验 中， 邓 恩桉 的生长速度都获得了很高的评价。在南京 、 湖南 ， 福建南平等地 的引种试验 ， 都表明邓恩桉是较为抗 寒 的桉 树 品种 】邓 恩桉 目前 主要用 来 营造纸 浆林 。 ，
阐明酸沉降与邓恩桉人工林林分之间的反馈与负反馈机制 ， 以为研究酸沉 降对森林生态 系统的影 可 响 和 森林可 持 续经 营提 供理论 基 础 。
邓 恩桉 幼 龄 林 土壤 有 机 质 和全 氮 含 量 对 模 拟 氮 沉 降 的 响应
张 莉 “ 吕广林 朱洪如２ 乔牡丹 邹 吉虎。
（． １ 内蒙 古鄂 尔多斯 市造 林 总场 鄂 尔多斯 ０４０ ； ．福 建省林 业调 查规 划 院 福 州 ３０ ０ １３０ ２ ５ ０３；
邓恩桉 幼龄林
￥ ９ ．９ ７ ２３
氮沉降 有机质
全氮
Ａ
中 图分类 号
文献标 识 码
大气氮沉降是酸雨的成因之一… ， 氮沉降会导致植物营养失衡 ， 造成植物生产力下降。 目前 ， 有关氮 沉降对森林生态系统影响的研究大部分集中于欧美的温带森林 区域 ， 且其研究 内容也紧紧局 限于评价少
管 护体 制 、 机制 ， 确保 绿 化一 片 ， 护一 片 ， 活一 片 ， 存 一片 ， 管 成 保 确保 绿化 成效 。
２６ 依靠科技进步 ， ． 突破造林重点和难点
推广应用现有科研成果 ， 并加强与高等院校 、 科研 院所等单位的交流与合作 ， 重点开展沙岸和岩岸强 风 区断带造林技术 、 抗风树种选择、 老林带更新 、 种苗培育以及多树种混交造林等方面的技术攻关 ； 同时 ， 还可以借鉴 台湾海防林建设的成功经验 和成果 ， 以缩短技术攻关 时间 ， 如引进 台湾海防林主要植物 ： 水芫 花、 山榄 、 草海桐、 红柴 、 林投 、 葛塔德木、 毛柿、 山猪枷 、 血桐 、 臭娘子 、 白水木、 福木 、 海檬果、 水黄皮、 春不老 等， 进行引种试验 ， 对种植成功的植物进行推广 ， 以解决沿海防护林树种单一的问题 。
氮沉降对森林生态系统影响的研究进展
第34卷第2期浙江林业科技Vol. 34 No.2 2 0 1 4年3月JOUR. OF ZHEJIANG FOR. SCI. & TECH. Mar., 2 0 1 4文章编号：1001-3776（2014）02-0056-09氮沉降对森林生态系统影响的研究进展郑世伟1，江洪1,2*（1. 浙江农林大学国际生态研究中心，浙江临安 311300；2. 南京大学国际地球系统科学研究所，江苏南京 210093）摘要：通过查阅近年来国内外氮沉降的相关文献，从森林植被、土壤生物、凋落物分解、森林土壤和森林碳汇等角度综述氮沉降对森林生态系统的影响，简单介绍了它们的一些响应机制，并对今后的进一步研究工作提出展望。
关键词：森林生态系统；氮沉降；影响中图分类号：S718.55 文献标识码：AAdvances on the Impact of Nitrogen Deposition on Forest EcosystemsZHENG Shi-wei1，JIANG Hong1,2*（1. International Ecological Center of Zhejiang A & F University, Lin’an, 311300, China; 2. International Institute for Earth System Science, Nanjing University, Nanjing 210093, China）Abstract: Summarization was made on the impact of nitrogen deposition on forest ecosystems in various aspects by referring to literatures at home and abroad in recent years. Presentations were put forwarded on effect of nitrogen deposition on forest vegetation, soil organisms, litter decomposition, forest soil and forest carbon sinks and their response mechanisms. Propositions for further research were recommended.Key words: forest ecosystems; nitrogen deposition; effects of excessive N自20世纪以来，由于人类活动的增加，全球范围内活性氮（Reactive，Nr）的人为源从1860年的约15 Tg N/a 增加到了1995年的156 TgN/a，进而增加到2005年的187 TgN/a[1]；从而导致了氮沉降量的不断升高。
鼎湖山典型森林土壤苯系物通量对模拟氮沉降的响应
鼎湖山典型森林土壤苯系物通量对模拟氮沉降的响应郑丽丽;郭萍萍;易志刚【摘要】BTEX are known as a type of volatile organic compounds (VOCs), which involve in atmospheric photochemical process and pose threats to human health and environment. Soil can act as both source and sink for BTEX. Increasing nitrogen deposition may influence soil ecological processes leading to changes in soil BTEX fluxes. Although nitrogen deposition has received much attention, the research on soil BTEX fluxes impacted by nitrogen deposition is still scarce. In this study, employing the static-chamber coupled with preconcentrator-GC-MS techniques, the responses of soil BTEX fluxes to simulated elevated nitrogen deposition were studied in two dominated forests, namely, pine forest (PF) and monsoon evergreen broadleaf forest (BF) in Dinghushan. The results showed that PF soil acted as sink for BTEX in the controlled sites, with the maximum uptake rate of (-51.52±10.94) pmol·m-2·s-1 for ethyl benzene. BTEX uptake rates decreased with low nitrogen additions and the soil function changed from “sink” to “source” with medium nitrogen additions in PF. In BF, meanwhile, soil acted as source for BTEX in controlled sites, with the maximum emission rate of (7.11±0.12) pmol·m-2·s-1for toluene. BTEX emission rates decreased, or the soil changed the function from “source” to “sink” after the nitrogen additions in BF, with the significant difference in low and high nitrogen addition sites from those in controlled sites. In addition, significantly high correlationcoefficients were observed between toluene and ethyl benzene, xylene in PF soil as well as between benzene and toluene, xylene in BF soil with nitrogen treated. On the basis of measurements every 3 h each day for controlled and high nitrogen addition sites in BF, no clear diurnal variations were found for BTEX fluxes. The highest emission rates appeared at 7:00 in both sites and the highest uptake rates appeared at 19:00 and 13:00 in the controlled site and high nitrogen addition site, respectively. Soil CO2 emission rates (29.46±3.27) mg·m-2·h-1 in BF were significantly higher than those in PF in controlled sites (11.02±0.96) mg·m-2·h-1, andthe rates in all the nitrogen addition sites increased compared with thosein the controlled sites in both forests. Soil BTEX fluxes showed no significant correlation with soil temperature, air temperature or CO2 emission rates, but o-xylene and ethyl benzene fluxes showed significant correlation with soil water content.%苯系物（BTEX）是一类重要的挥发性有机化合物（VOCs），能参与大气光化学反应，并对人体健康有重要影响。
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森林生态系统土壤碳库与碳吸存对氮沉降的响应1引言近几十年来石化燃料燃烧、化肥使用及畜牧业发展等向大气中排放的含氮化合物激增并引起大气 N 沉降成比例增加。
并且全球 N 沉降水平预计在未来 25 a 内会加倍，目前人类对全球 N 循环的干扰已经远远超过对地球上其它主要生物地球化学循环的影响。
从 20 世纪 80 年代起，欧洲和北美的生态学家就开始在温带森林开展了 N 沉降对森林结构和功能影响的研究。
目前，N 沉降研究已成为国际上生态和环境研究的热点内容之一。
土壤碳库是陆地生态系统碳库中最大的贮库，并且是其中非常活跃的部分[10]。
全球约有 1.4×1018 ~ 1.5×1018g 碳是以有机质形态储存于地球土壤中，是陆地植被碳库（0.5×1018 ~ 0.6×1018 g）的 2 ~ 3 倍，是大气碳库（0.7×1018 g）的 2 倍[10]。
土壤碳库在维持全球碳平衡中的巨大作用使土壤碳库对人类活动的响应已成为国内外研究的热点[11]。
由于土壤碳库巨大，它的波动对大气 CO2 浓度产生重要的影响。
同时，增加土壤有机碳存储可有效促进陆地生态系统对大气 CO2 固定和延缓温室效应。
土壤碳周转速率慢，受各种干扰影响小，能维持较长时期的碳储藏。
影响森林生态系统土壤碳库的因素很多，如森林的采伐、开垦、火烧以及在全球变化背景下的全球变暖、UVB 辐射增强、N 沉降等，在这些方面已相继展开了大量研究。
目前国内外对土壤碳库的研究多是针对当前环境下某种生态系统的土壤碳含量、碳储量的估算，不能很好的预测全球环境变化对土壤碳库的影响。
大气 N 沉降借助其对凋落物分解和土壤呼吸的直接或间接作用，极大地影响了生态系统土壤碳蓄积过程，并且大部分沉降到森林生态系统中的 N 都被固定在土壤中，直接与土壤碳库相互作用[17]。
全球存在 116PgC/yr 的碳失汇，部分是由于大气中 N 沉降增加及其与碳循环相互作用的结果[18]。
所以深入探讨大气 N 沉降对土壤碳库的影响具有重要的价值，已经成为 2006 年 IGBP 计划第二期中陆地生态系统与大气过程相互作用的研究重点。
虽然国内已有了很多关于 N 沉降对凋落物分解和土壤呼吸、根系周转方面的论述，但全面反映N 沉降对土壤碳库影响的研究尚未见报道。
本文对国内外在土壤碳库如凋落物分解、土壤呼吸、根系周转等方面对 N 沉降响应的研究进展进行了综述，为进一步开展相关研究作参考。
1．国内外研究现状分析在陆地生态系统中, 土壤圈的碳、氮循环是全球生物地球化学循环的重要组成部分。
土壤是陆地生态系统碳库的最大组成部分，全球范围内土壤以有机质和植物残体形式贮存的碳量1500Gt超过陆地植被碳库(500~600 Gt)的2~3倍[1，2]，而全球森林土壤有机碳储量为402~787 Gt[3](1 Gt=109t),占全球陆地土壤中碳储量的25%~50%。
森林土壤碳库在全球碳平衡研究中具有重要作用[4]。
在影响森林土壤碳库变化的诸多要素中，氮元素逐渐引起广泛关注。
氮元素是植物所必须的大量元素之一，是植物体内许多重要有机化合物的组成元素。
与其他营养元素主要由母质风化提供不同，自然状态下土壤中的氮元素主要来源于植物大气固氮过程。
温带森林中，生物对氮元素需求量往往大于土壤有机氮矿化速率，所以温带森林生态系统一般表现为氮缺乏型[5]。
然而，在过去的几十年，由于人口的增加，化石燃料消费的增加，含氮化肥的生产和使用的日渐依赖以及农牧业的快速发展，人类活动向大气中排放的含氮化合物激增，通过大气干湿沉降进入陆地生态系统的含氮化合物也大量增加[6]，导致氮化物在大气中累积并向陆地和水域生态系统沉降[7]。
特别是进入20 世纪70 年代以来, 酸沉降已成为欧美工业化国家的重要环境问题之一[8 ]。
据估计，全球氮沉降量在1990年达到103 Tg·a-1，是1860年的3116 Tg·a-1的3倍，到2050年预计将达到195 Tg·a-1[9]。
而在美国东部和西欧一些工业发达的地区，大气氮沉降量更是达到工业革命前的10倍以上[10]，由人为因素引起的氮输入已经成为生态系统中氮元素的重要来源。
研究表明，大气沉降进入到森林生态系统中的外源氮只有小部分被植物利用，而绝大部分均被固定在土壤中[11]。
20世纪80年代初，欧洲和北美的一些工业发达地区出现的由氮沉降引发的陆地生态系统退化和水体富营养化等生态系统“氮饱和”问题，给生态环境带来了严重过得冲击，促使一些科学家开始对氮沉降所引起生态系统退化问题开展研究，但研究点较分散。
到80年代末和90年代初期，随着监测水平不断提高和监测范围的不断扩大，科学家逐渐认识到“氮饱和”并不仅仅是一个区域问题，而是一个全球性的环境问题。
在这种情况下，一些长期的定位研究开始开展起来，并逐渐形成了研究网络，研究内容也不断拓宽。
一些有组织的、大规模的跨国，跨区域的合作研究也开始逐渐兴起。
例如，在欧洲共同体的资助下，20世纪80年代末到90年代中期，欧洲先后开展了2次氮沉降对森林生态系统影响的跨国研究项目，即：NITREX（Nitrogen Saturation Experiments，氮饱和试验）和EXMAN（Experimental Manipulation of Forest Ecosystems in Europe，欧洲森林生态系统试验控制）。
在同类研究中，实施时间最长（已逾30年）的SFONE （瑞典最适森林营养试验）项目，虽然规模较小，为揭示养分沉降，尤其是氮沉降增加对森林生态系统的长期影响提供了宝贵的资料[10]。
美国于1988年在马萨诸塞州（Massachusetts）的哈佛森林（Harvard Forest）建立的氮沉降长期模拟氮沉降（外加氮）试验地已有接近20年的历史[12]，覆盖美国全国的氮沉降监测网络已经建立，并逐渐完善。
我国许多地区也存在高氮沉降现象，如珠江三角洲北缘的鼎湖山自然保护区1989-1990年度和1998-1999年度的降水氮沉降分别为35.57和38.4 kg N hm-2.a-1 [13，14]，黑龙江帽儿山森林定位站降水氮沉降为12.9 kg N hm-2.a-1[26]。
高氮沉降影响森林生态系统系统功能的正常发挥，但随着我国社会经济、工农业的进一步发展，氮沉降量还会继续升高[6]。
同时，由于气候和水分供应的极大差异会导致经济发展的不均衡，氮沉降的分布状况、增加的速度及其影响存在巨大的区域性差异。
我国已成为全球三大氮沉降集中区之一（分别为欧洲、美国和中国），而且有不断发展的趋势，氮沉降的现状和未来已引起了国际社会的高度关注。
我国氮沉降与森林关系方面的研究才刚刚起步，肖辉林、卓慕宁、万洪富等在我国较早开始介绍欧美地区进行的氮沉降研究，发表了一些综述性论文；中科院华南植物研究所的莫江明、方运霆、李德军等开始对鼎湖山自然保护区的南亚热带森林生态系统进行一系列研究。
发表的研究结果有：氮沉降增加对森林生态系统的影响[15，16]，氮沉降对森林土壤的影响[17，18]，氮沉降对森林植物的影响[19]，氮沉降对鼎湖山自然保护区的南亚热带森林生态系统的影响[20]等。
在国家自然科学基金（30370259）和福建省自然科学基金重点项目（B0320001）的共同资助下，由樊后保教授带领的研究组于2003年开始了模拟氮沉降增加对亚热带森林生态系统影响的研究。
已于2003年底在福建省沙县官庄林场建立了监测样地，旨在研究大气氮沉降的增加对杉木人工林植被养分状态、土壤化学和生物活性、物种多样性以及系统养分循环过程的影响，揭示杉木人工林生态系统对氮沉降及氮饱和的影响特征和机制，以及酸化系统自我恢复的情况[25]。
随着全球变化研究的深入，科学家开始在研究氮沉降的环境效应时考虑其对生态系统碳库的影响，作为生态系统碳库评估中不确定的土壤碳库，逐渐成为研究的重点。
到目前为止，虽然未发现氮沉降对土壤碳库影响的专项研究，但在许多已执行的研究项目中，均涉及到氮沉降对土壤碳库影响的某些过程。
如，Hagedorn等应用开顶箱技术模拟山毛榉（Fagus sylva tica L.）和挪威云杉（Piceaabies Karst）2种森林类型土壤碳库在不同氮沉降水平变化过程，现氮沉降降低了土壤中腐殖质的分解速度，从而增加土壤碳储量[21]。
Mäkipää等利用模型模拟芬兰南部的欧洲赤松（Pinussy lvestris）林地在气候变化和氮沉降条件下碳库变化情况，发现在只考虑氮沉降的情况下，包括土壤碳库在内的生态系统碳库增加了11%[22]。
Neff 等利用同位素技术研究了科罗拉多（Colorado）高山苔原带土壤碳库，发现氮输入加快了土壤中轻组碳（周转周期在10年左右）分解，却抑制了重组碳（周转周期在几十年到1个世纪）分解过程，总的来说氮沉降对土壤碳库不影响[23]。
而阿拉斯加苔原带一项为期20年的长期施氮研究表明，尽管施氮使得地表生物量增加了2倍，但如果考虑土壤碳库的变化情况，长期施氮造成苔原生态系统净损失2 kg C·m-2[24]。
总体来说，这些研究或者只考虑土壤碳的流失过程，或者只是比较静态土壤碳库，并未明确指出氮对土壤碳库影响的作用机理，其研究结果还有待于进一步确认。
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