氮素类型和剂量对寒温带针叶林土壤N₂O排放的影响

摘要: 大气氮沉降输入会增加森林生态系统氮素有效性，进而改变土壤N2O产生与排放，然而有关不同氮素离子（氧化态NO3--N与还原态NH4+-N）沉降对土壤N2O排放的影响知之甚少。以大兴安岭寒温带针叶林为研究对象，构建了3种类型（NH4Cl、KNO3、NH4NO3）和4个施氮水平（0、10、20、40 kg N hm-2a-1）的增氮控制试验，利用流动化学分析仪和静态箱-气相色谱法4次/月测定凋落物层和矿质层土壤无机氮含量、土壤-大气界面N2O净交换通量以及相关环境因子，分析施氮类型和剂量对土壤氮素有效性、土壤N2O通量的影响，探讨氮素富集条件下土壤N2O通量的环境驱动机制。结果表明：施氮类型和剂量均显著影响土壤无机氮含量，土壤NH4+-N的积累效应显著高于NO3--N。施氮一致增加寒温带针叶林土壤N2O排放，NH4NO3促进效应最为明显，增幅为442%-677%，高于全球平均水平（134%）。土壤N2O通量与土壤温度、凋落物层NH4+-N含量正相关，且随着施氮水平增加而增加。结果表明大气氮沉降短期内不会导致寒温带针叶林土壤NO3--N大量流失，但会显著促进土壤N2O的排放。此外，外源性NH4+和NO3-输入对土壤N2O排放的促进作用具有协同效应，在未来森林生态系统氮循环和氮平衡研究中应该区分对待。