《全球變暖是否會削弱濕潤亞熱帶森林土壤的保氮能力？》是依託福建師範大學，由范躍新擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：全球變暖是否會削弱濕潤亞熱帶森林土壤的保氮能力？
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：范躍新
- 依託單位：福建師範大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
中高緯度地區的森林（氮相對缺乏）進行了20多年的增溫實驗，發現增溫能顯著提高土壤氮的礦化和硝化進程，但不會增加土壤氮淋溶和氣態氮損失。我國濕潤亞熱帶森林紅壤氮相對飽和，因其具有非常獨特的氮保持機制，可以避免濕潤環境下的硝態氮淋溶和反硝化損失。在全球變暖背景下，其氮保持機制是否會發生改變備受人們關注。增溫可能促進紅壤占主導地位的異養硝化過程，提高共同反硝化進程並抑制DNRA進程，此外還可能減少對N2O的吸收，極大削弱其氮保持能力。本項目擬以常綠闊葉樹天然林和在其採伐跡地上營造的杉木人工林紅壤為研究對象，依託先進的自主研發野外原位增溫實驗平台結合室內15N同位素示蹤實驗，輔以生物化學和分子生物學技術來驗證這些假設，本項目試圖揭示全球變暖削弱濕潤亞熱帶地區森林土壤氮保持能力的可能機制，為將來探索更有效應對這種變化的森林管理措施提供數據支撐。
結題摘要
項目以濕潤亞熱帶天然林和杉木人工林為研究對象，通過自主研發的野外原位土壤PID增溫系統和室內培養實驗相結合的方法，探討增溫對濕潤亞熱帶森林土壤氮保持機制的影響。結果發現：（1）增溫顯著增加了天然林和杉木幼林的淨氮礦化速率和淨硝化速率（P < 0.05），且對非生長季的影響更顯著。增溫導致非生長季杉木幼林土壤的硝態氮、銨態氮和可溶性氮含量顯著增加（P＜0.05），但顯著降低了生長季自然更新幼林土壤的銨態氮含量。增溫後，不同土層杉木幼林土壤的硝態氮含量顯著增加，但自然更新幼林不同深度土壤硝態氮含量變化不顯著。同時增溫導致自然更新幼林土壤N2O排放量顯著提高，但在杉木幼林未達到顯著水平（P > 0.05）。以上結果表明增溫增加土壤N礦化，提高硝態氮含量，增加N2O的排放而降低土壤N保持能力。（2）培養試驗也發現增溫顯著提高土壤氮礦化速率（P﹤0.05），且在培養初期增溫處理的氮淨礦化速率高於對照，在遮光條件下，增溫后土壤N2O的排放通量高於對照，但在光照條件下呈現相反的變化趨勢。室內培養觀測結果也支持增溫使得土壤N素更易損失。（3）增溫后土壤微生物多樣性指數顯著降低，並顯著改變了真菌和細菌的群落結構。增溫后土壤AOA含量增加，nirK和narG降低。說明增溫削弱了土壤反硝化過程，增加了土壤氨氧化作用，使得土壤中硝態氮含量增加，進而增加了亞熱帶森林土壤N的淋溶損失風險。本研究表明，增溫會增加土壤氮礦化速率，提高土壤硝態氮的含量和N2O的含量，增加了N的淋溶和氣態損失，而土壤氮功能基因AOA、nirK和narG的變化是增溫後亞熱帶森林土壤N保持能力降低的重要生物調控機制。
