氮沉降对森林土壤有机碳影响的研究进展

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1、氮沉降对森林土壤有机碳影响的研究进展摘要：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

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8[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

3、，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]。土壤碳储量及动态平衡受全球气候变化的影响，同时通过温室效应的加强或削弱来反作用于全球大气变化[7]，是反映土壤质量及土壤健康的

4、重要指标之一[8]。Schimel等研究表明，全球平均气温每升高1℃，土壤有机质将释放1.11×1013～3.38×1013kg碳到大气中。819世纪50年代，国外最早开始了关于氮沉降的研究。但是，有关氮沉降对森林土壤有机碳影响的研究，是在20世纪80年代末，随着一些有组织的、大规模的跨区域研究网络的开展而开始的，如美国的国家大气沉降计划（NADP）、清洁空气与趋势网（CASTNET）和欧洲的氮沉降监测网络NITREX、EXMAN和ENEP等]。氮沉降对森林土壤有机碳影响的结果有增加、减少和无影响三种。Nadelhoffer[指出，氮沉降对温带森林的土壤碳增加有一定影

5、响，但贡献很小。樊后保等研究认为，模拟氮沉降水平的增加能促进闽北森林土壤有机碳减少。总之，氮沉降对有机碳的影响，是一个复杂的过程，涉及多种因素。邓小文等，将氮沉降对森林生态系统土壤碳库影响的复杂过程划分为4个相对独立的过程，凋落物分解和细根周转（土壤碳输入），土壤呼吸和土壤可溶性有机碳淋失（土壤碳输出），但是，氮沉降对这四个过程影响的结论并不一致，机理也不统一。同时，氮沉降还通过影响土壤pH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，氮沉降引起森林土壤有机碳减少或增加的机理也有待于做进一步研究。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

6、究的目的与条件对土壤有机碳进行分组研究[7]，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被广泛关注和深入研究的组分。依据土壤有机碳的稳定性分组，目前对活性有机碳的定量表述有土壤溶解有机碳（DOC）、微生物量碳（SMBC）、轻组有机碳（LFOC）和易氧化有机碳（ROC）等。3.1氮沉降对土壤溶解有机碳（DOC）的影响8土壤溶解有机碳（DOC）受植物和微生物影响、且具有一定溶解性、在土壤中移动较快、不稳定、易氧化、易分解、易矿化，其形态、空间位置对植物、微生物来说活性比较高，它是土壤有机碳的重要

7、组成部分之一。氮沉降对土壤溶解有机碳含量的影响也有增加、不变和降低3种结论。樊后保等在模拟氮沉降实验中得出，氮沉降处理作用下，杉木人工林土壤可溶性有机碳量增加。Deforest等的模拟氮沉降试验结果表明，土壤中可溶性有机碳随氮沉降的增加而增加，其原因是氮沉降增加了土壤中可溶性酚类物质的积累。Pregizer等在连续8年的模拟施加NO-3-N试验结果表明，氮沉降大大增加了土壤溶解有机碳的含量。樊后保等认为在氮沉降下微生物和酶对活性有机碳的利用和分解率低，导致土壤溶解有机碳含量的增加。然而在瑞典西南部，Sjoberg等经过8～29年施用氮肥的试验得出相反