大氣活性氮沉降增加是當前及未來我國所面臨的主要環(huán)境問題之一。氮沉降一方面可能通過影響陸地生態(tài)系統生產力、土壤酸度等方面對陸地生態(tài)系統功能及服務產生直接影響,另一方面氮沉降可能通過影響土壤有機質(土壤有機碳)對陸地生態(tài)系統功能及服務產生直接或間接影響。然而,目前氮沉降對陸地生態(tài)系統土壤碳的影響程度及方式仍不明確且存在爭議,特別是土壤碳的淋溶動態(tài)及響應規(guī)律研究匱乏。中科院成都山地災害與環(huán)境研究所常瑞英副研究員深入研究了我國西南典型亞高山峨眉冷杉林土壤淋溶碳、氮的變化規(guī)律、影響因素及對活性氮沉降增加的響應,并取得新的發(fā)現。
依托貢嘎山亞高山針葉林長期氮沉降實驗平臺,課題組利用零負壓淋溶收集器,通過高頻度連續(xù)觀測實驗發(fā)現,峨眉冷杉有機質層(O層)淋溶液的碳、氮濃度和淋失通量均高于礦質土壤層。O層與礦質層淋溶碳氮濃度具有相似的季節(jié)動態(tài):在融雪期(4月)淋溶碳氮濃度較高,隨后降低并在生長季季(6月-9月底)保持在較低水平,而10月之后碳氮濃度增加(圖2)。模擬氮沉降并未改變土壤碳淋失的季節(jié)動態(tài)規(guī)律,但高氮沉降(4倍自然氮沉降水平)顯著降低了森林有機質層土壤淋溶碳的輸出,而對礦質土層淋溶碳的作用較??;低氮(2倍自然氮沉降水平)沉降對有機質層和礦質土層淋溶碳的作用均較小。微生物學檢測結果表明高氮沉降可能通過抑制有機質層分解進而降低其可溶性碳的淋溶損失,而并不是通過促進土壤對淋溶碳的吸附減少淋溶損失。
此外,高氮沉降水平造成了氮素流失,但仍未改變亞高山森林的氮虧缺狀態(tài),表明長江上游亞高山森林是未來氮沉降重要的匯及緩沖器,對于中下游氮素的富集具有重要的調控作用。
以上研究得到國家重點研發(fā)計劃(2016YFC0502105)及中科院青促會項目等的支持,成果發(fā)表于期刊Soil Biology Biochemistry。
原文鏈接https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0038071718303018
貢嘎山亞高山森林土壤碳氮淋失觀測實驗
峨眉冷杉林土壤碳氮淋溶流失及氮沉降的影響