亞熱帶森林土壤可溶性有機氮特性及氮沉降的影響

《亞熱帶森林土壤可溶性有機氮特性及氮沉降的影響》是依託福建師範大學，由馬紅亮擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：亞熱帶森林土壤可溶性有機氮特性及氮沉降的影響
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：馬紅亮
• 依託單位：福建師範大學

項目摘要

可溶性有機氮（DON）在亞熱帶森林土壤氮素轉化過程中發揮著十分重要的作用，然而對該地區森林土壤DON的性質、數量、形成機制和動態及其在調控關鍵氮素轉化過程中的作用仍不清楚，尤其目前氮沉降增加對DON的影響存在很多不確定性。本項目通過選擇福建三明亞熱米櫧帶常綠闊葉天然林、次生林、杉木人工林等類型，開展森林土壤DON特性、動態變化和影響因素研究，以該地區典型植被類型土壤為對象，利用15N同位素標記技術，室內培養與野外試驗相結合，研究氮沉降對土壤DON動態變化規律和形成機理的影響、DON在土壤氮素轉化過程中的調控作用；揭示氮沉降影響亞熱帶森林土壤氮素轉化過程的可能機制，為深入認識和評價DON在森林土壤氮循環中的作用和貢獻提供科學依據，為進一步研究我國森林土壤氮素轉化對全球變化的回響提供科學理論基礎和數據儲備。

結題摘要

森林土壤可溶性有機氮（DON）的成分主要包括多肽、氨基糖、蛋白質、多酚、單寧和胺基酸-腐殖酸複合物等；主要來自凋落物和土壤有機質的溶解和分解，儘管其在土壤氮庫中所占比例較小，但是它對氮素轉化和氮素營養發揮了十分重要的調控作用。通過模擬可溶性碳對亞熱帶杉木人工林土壤氮轉化的影響，發現可溶性碳降低土壤無機氮含量，且1000 mg C·kg-1葡萄糖添加量是影響土壤氮的分界點。但對土壤碳含量較高的羅浮栲闊葉林土壤而言，結果有所差異。而且發現蔗糖沒有類似的影響。相關研究表明植物中的單寧降低土壤硝態氮含量，但是本研究發現凋落物（杉木和竹葉）也可降低土壤無機氮含量，而這種影響與凋落物單寧含量有關。進而發現，短期內銨態氮降低幅度大於硝態氮；很可能與不同時期凋落物分解釋放的碳有關。針葉杉木林土壤多酚含量最高，單寧和可溶性糖最低，且均與另兩個闊葉樹種差異顯著。杉木和羅浮栲林土壤多酚含量隨著野外試驗中N添加量的增加而顯著降低。但是氮沉降增加了土壤可溶性糖含量，各林分凋落物中多酚、單寧和可溶性糖含量受N沉降的影響不顯著。可見，森林生態系統中可溶性有機氮和無機氮與多酚類物質（單寧）的作用，也許是可溶性有機氮特性的表現形式之一，該項目試圖探究單寧與氮（有機、無機）絡合物的形成條件，穩定性及參與土壤有機氮轉化的差異。作為可溶性有機氮的主要成分，胺基酸在土壤氮素轉化過程發揮著重要的作用，研究表明：（1）蛋氨酸與酸性、中性、鹼性胺基酸對土壤氮素轉化的影響差異較大。蛋氨酸不但顯著增加了土壤NH4+-N，也顯著降低了土壤NO3--N含量，並在一定程度上促進了N2O的排放。（2）蛋氨酸顯著抑制了土壤硝化作用，且與亞熱帶酸性森林土壤的硝化潛勢較弱無關。（3）胺基酸在酸性森林土壤中礦化迅速，其中蛋氨酸相對較慢。丙氨酸和蛋氨酸均對土壤NH4+有正激發效應，而蛋氨酸對土壤原有機氮礦化的激發較大；土壤水分條件調節胺基酸對土壤氮素轉化的影響。採用不同浸提劑(水、0.5 mol·L-1K2SO4、2.5和13mol·L-1 H2SO4)研究了不同氮組分間相互轉化的關係，以及氮素、凋落物等對這種轉化的調節作用，進而分析可溶性有機氮在土壤氮素轉化中的作用。本項目對認識亞熱帶森林土壤可溶性有機氮的生態行為和功能具有重要意義，可為深入研究森林土壤氮素轉化對全球變化的回響提供科學理論依據。