氮是丛林生态系统营养轮回中最为复杂的元素之一， 对丛林生态系统具有热切道理[1]。氮千里降向丛林生态系统中输入了大批的活性氮， 已对丛林生态系统各个经由产生了纷乱的影响[2]， 瞻望到2050年其影响进程将不息增多50%-100%[3]。面前氮千里降已成为国外上生态和环境鸿沟的琢磨热门之一， 且我国也已成为仅次于欧洲和好意思国的第三大氮千里降区[4]女同 a片， 笔据2014年出书的对于氮千里降的琢磨专著中监测数据炫耀：我国高氮千里降区相聚在经济施展地区， 氮千里降量范围为25.01-59.97 kg N hm-2 a-1；西北地区氮千里降量范围为1.72-10.00 kg N hm-2 a-1；东北地区氮千里降量变化范围为5.01-25.00 kg N hm-2 a-1[5]。因此， 我国氮千里降风物已相等严重， 但当今对于氮千里降对丛林生态系统影响琢磨成果仍存在较大的不对[6]。
丛林泥土是丛林生态系统中最大的碳库， 在大家碳轮回经由中起着热切的作用[7]。面前大家碳轮回琢磨中一个要害的科知识题是碳汇的散播及驱动机制， 以往琢磨发现， 氮千里降下泥土碳储量的演变意见存在不对， 包括增多、缩短或不变等3种论断[8]。大气氮千里降输入莳植了生态系统中氮素灵验性， 径直影响林木根系滋长及泥土微生物群落数目和构成， 进而影响泥土碳轮回[9]。泥土碳储量的变化主要取决于泥土碳输入和输出两个经由间的均衡， 而泥土呼吸是泥土碳输出的主要经由之一[10-11]。琢磨标明， 氮千里降通过编削泥土性状， 径直或盘曲影响自养呼吸[12]和异养呼吸[13]， 进而影响林分泥土呼吸。由于泥土呼吸的影响身分较多， 泥土呼吸的琢磨较为复杂， 氮千里降对泥土呼吸影响的琢磨成果存在不对。以往琢磨标明亚热带和热带丛林生态系统中氮添加导致泥土呼吸平均缩短了3.4%， 而在温带丛林中氮添加对泥土呼吸则无显耀影响[11]。分析其原因， 可能与林分泥土运行氮含量关联， 大多数热带和亚热带丛林为氮丰富的生态系统， 特等氮输入使泥土氮填塞， 最终导致生态系统植被地下根系分拨减少， 缩短自养呼吸[14]， 同期氮千里降下其丛林生态系统中泥土酸化也可能导致微生物受扼制， 缩短异养呼吸[15]。琢磨标明， 我国温带丛林泥土呼吸对氮千里降呈非线性反映， 低氮促进而高氮扼制[11]。可是， 不同林分对环境的相宜智商也存在各异， 导致林地氮丰富或贫困的阈值界定较为困难。以往琢磨不同丛林生态系统处于不同征象区[16-17]， 无法准确评估不同林分泥土呼吸对氮千里降的反映各异[10]。
本琢磨通过对黑龙江省东北林业大学帽儿山实验林场的白桦(Betula platyphylla)次生林， 以及水曲柳(Fraxinus mandschurica)、红松(Pinus koraiensis)、长白落叶松(Larix olgensis)东谈主工林进行2年不同水平的氮添加实验， 通过分析消失地区不同林分类型泥土呼吸过头温、湿度敏锐性对氮添加的反映各异， 旨在探讨不同林分碳输出经由对氮添加的反映各异， 最终为丛林生态系统保护提供表面依据。
麻豆传媒 足交 1 材料和体式 1.1 琢磨地区大略琢磨场所位于黑龙江省东北林业大学帽儿山实验林场尖砬沟丛林培育实验站(127°30′-127°34′ E， 45°21′-45°25′ N)， 海拔高度500 m傍边， 坡度为10°-15°， 属寒温带大陆性季舒心象区。该地区年均气温2.8 ℃， 1月平均温度-19.6 ℃， 7月平均温度20.9 ℃。年平均降水量723 mm， 年平均挥发量1094 mm。无霜期120-140 d， ≥10 ℃的积温2526 ℃[18-19]。
该地区植被属于长白山植物区系。地带性植被为阔叶红松林， 现有丛林多为原始植被经过反复龙套后造成的东谈主工林和自然次生林[20]。本琢磨供试林分为27年生水曲柳、红松和长白落叶松东谈主工林(1986年造林， 株行距1.5 m×2.0 m)以及同样林龄的白桦次生林。2013年访问成果， 白桦、水曲柳、红松、长白落叶松林平均胸径分别为12.8 cm、8.9 cm、9.2 cm、15.7 cm；各林分平均树高分别为15.7 m、13.4 m、9.3 m、19.1 m。该地区地带性泥土为暗棕壤， 白桦、水曲柳、红松、长白落叶松林泥土平均厚度40-60 cm[18]， 2012年通过预实验测得该地区年湿千里降量为21.5 kg N hm-2 a-1， 且NO3--N和NH4+-N比值接近1。各林分泥土基本理化性质见表 1。
1.2 实验样地建造2013年5月分别在白桦次生林和水曲柳、红松、长白落叶松东谈主工林林分中建造样地， 每个林型内建造3块样地(20 m×30 m)， 每块样地间距离10 m以上。在林分样地内沿对角线意见建造4个5 m×5 m小样方进行模拟氮添加实验(各小样方之间距离5 m)， 共4个解决， 模拟氮添加梯度参照国表里氮千里降水平[21-23]以及该地区2012年预实验测得的年湿千里降氮量进行设定， 采用NH4NO3行动供氮肥料。4个氮添加解决分别为：对照(CK， 0 kg N hm-2 a-1)、低氮(LN， 50 kg N hm-2 a-1)、中氮(MN， 100 kg N hm-2 a-1)和高氮(HN， 150 kg N hm-2 a-1)。模拟氮添加经由采用屡次均匀喷洒神色进行， 屡次喷洒使氮输入更接近于大气氮千里降经由， 喷洒既不错模拟降雨经由将氮带入泥土， 同期也更为均匀。2013-2014年衔接两年， 从6-10月， 将每个解决的年施氮量平分为5份， 每月初施肥1次。具体操作体式是， 将氮肥溶于2 L水中， 使用喷雾器在对应样地内均匀喷洒， 对照喷洒净水。喷洒操作超越于每年增多4 mm的降雨， 对于该地区降雨量来讲， 不错忽略其水分增多对林分产生的影响。扫数泥土取样以及关联贪图测定均在每次施肥操作之前进行。
2013年5月在白桦、水曲柳、红松、长白落叶松林分中各氮添加解决样地内建造5个泥土呼吸环， 就地建造于氮添加样地内。呼吸环采用内径为10.2 cm， 高10 cm的PVC管， 将其一部分插入泥土， 披露大地部分约为2 cm傍边。林分中共设定240个泥土呼吸环， 断根呼吸环内植被和凋落物， 测定拆开期约30 d(笔据天气情况作念相应转化， 以排斥天气对测定产生的影响)， 每次测定需要4 d完成。为了减小日温度对泥土呼吸的影响， 需要在尽可能短的技巧内完成成组样地(氮添加解决和对照)的测定。
1.3 根生物量密度测定2014年8月在各氮添加样地内就地中式6个点， 用内径53 mm的土钻取0-20 cm土样， 将该土样放入已编号的自命袋内。样品带回萧索实验站后， 用活水冲洗、裁撤泥土和杂物， 笔据外形、神采和弹性诀别剔除死根后， 将小于2 mm细根放入塑料袋内， 低温冷冻保存。带回实验室后将样品烘干至恒重(70 ℃)， 测定其生物量， 然后瞎想氮添加解决下各林分细根生物量密度[18]。
1.4 泥土微生物量碳测定泥土微生物量碳测定：采用氯仿熏蒸浸提法。称取20 g崭新土样放于100 mL烧杯中， 同期将盛有60 mL的去酒精氯仿溶液的小烧杯沿途放入真空干燥器内， 在干燥器底部加入一丝温水和1 mol/L NaOH溶液。用真空泵抽真空使氯仿握续兴隆2 min。关闭阀门， 将干燥器放入25℃的生化培养箱中培养24 h。取出氯仿及干燥器底部的碱液， 再用真空泵反复抽气， 去除残留氯仿。解决后的土样转入100 mL三角瓶中， 加入40 mL， 0.5 mol/L硫酸钾溶液， 在25℃水浴恒温回荡(200 r/min)30 min后过滤， 同期作念无氯仿熏蒸的空缺实验， 再用0.45 μm滤膜抽滤， 滤液用TOC自动分析仪(luqui TOCII， Elementer， Germany)测定[24]。
1.5 泥土呼吸测定舍弃PVC呼吸环后， 于2013、2014年5-10月， 采用LI-6400泥土碳通量测量系统(6400-09)对泥土呼吸速度进行测定。泥土呼吸速度于每月月初选拔清朗天气进行测定， 3-5次轮回的平均值为1个测定点的呼吸值。测定泥土呼吸速度同期， 裁撤上层腐殖质， 用数字瞬时温度计(11025， Delta TRAK， Inc.， USA)测定泥土(5 cm、10 cm)温度， 用泥土水分速测仪(TDR-300， Spectrum Technologies， Inc.， USA)测定泥土(5 cm、10 cm)湿度。
各月泥土呼吸测定后， 所得数据为每个测定点在不同期段的泥土呼吸速度值。泥土呼吸速度与泥土温度的独身分指数模子为Rs=aebT， 式中Rs为泥土呼吸速度(μmol m-2 s-1)， T为泥土温度(℃)， a、b为所有。Q10值瞎想体式为：Q10=e10b， 式中b是泥土呼吸与温度独身分指数弧线模子Rs=aebT中的温度反应常数。泥土呼吸速度与泥土湿度的独身分线性模子为Rs=kW+c式中W为泥土体积含水量， c、k为所有[25]。
1.6 数据分析数据通过Excel(Microsoft 2013， USA)整理， 采用SPSS 18.0 (SPSS Inc.， USA)进行统计分析， 采用Sigmaplot 10.0(SYSTAT Software Inc， USA)作图。数据采用独身分(氮添加解决)方差分析， 同期进行Duncan和LSD方差显耀性磨真金不怕火。
2 成果与分析 2.1 氮添加解决对根生物量密度、泥土微生物量碳的影响氮添加解决显耀影响4种林分根生物量密度。与CK比拟， LN解决下白桦、长白落叶松、红松林分中根生物量密度呈增多的趋势， 水曲柳林呈着落的趋势， 但均未达到显耀水平；MN解决除白桦林分外， 均显耀缩短了其他林分根生物量密度；HN解决显耀缩短了扫数林分根生物量密度(表 2)。不同林分泥土微生物量碳浓度随氮添加量递加均呈先增多后缩短的趋势。与CK比拟， LN解决均显耀莳植了各林分泥土微生物量碳浓度；MN解决显耀莳植了水曲柳和长白落叶松林泥土微生物量碳浓度， 其他林分各异不显耀；HN解决仅显耀莳植了水曲柳林泥土微生物量碳浓度， 其他林分均不显耀(表 2)。
2.2 氮添加解决对泥土呼吸的影响不同林分年平均泥土呼吸速度均随氮添加量递加呈先飞腾后着落的趋势。2013年除红松林分外， 氮添加解决对其他3种林分泥土呼吸速度无显耀影响(图 1)。2014年， 与CK比拟， LN解决显耀莳植针叶林(红松和长白落叶松)泥土呼吸速度；MN解决与CK比拟， 长白落叶松林泥土呼吸速度显耀缩短；各林分HN解决泥土呼吸速度均显耀低于LN解决。白桦林泥土呼吸速度HN解决较LN解决显耀缩短了20.63%(P < 0.05)；水曲柳林泥土呼吸速度HN解决较LN和MM解决分别缩短了31.35%(P < 0.05)、32.01%(P < 0.05)；红松林泥土呼吸速度CK、MN和HN解决较LN解决分别缩短了11.39%(P < 0.05)、17.08%(P < 0.05)、19.93%(P < 0.05)；长白落叶松林泥土呼吸速度LN解决较CK增多了9.53%(P < 0.05)， MN和HN解决较CK分别缩短了12.54%(P < 0.05)、18.13%(P < 0.05)(图 1)。
2.3 氮添加解决下泥土呼吸与根生物量和微生物量关联性分析泥土呼吸与根生物量和微生物量之间的Pearson关联性分析发现， 氮添加解决下4种林分中细根生物量密度与泥土呼吸速度呈极显耀正关联(P < 0.01)， 而微生物量碳浓度与泥土呼吸速度无显耀关联性(P>0.05)(表 3)。
2.4 氮添加解决下泥土呼吸与泥土温度和湿度的关联性分析氮添加解决下， 4种林分中泥土呼吸速度与泥土温度的关联性均达到显耀水平(P < 0.01)(表 4)。5 cm处泥土呼吸Q10值均低于10 cm处泥土呼吸Q10值。5 cm、10 cm处泥土呼吸Q10值均在LN解决下最大， 从高到低门径均为LN>CK>MN>HN。5 cm处LN解决下泥土呼吸Q10值较CK莳植了2.65%， MN和HN解决下泥土呼吸Q10值较CK分别缩短了2.98%， 6.29%。10 cm处LN解决下泥土呼吸Q10值较CK莳植了3.12%， MN和HN解决下泥土呼吸Q10值较CK分别缩短了4.16%， 5.46%(表 4)。氮添加解决下， 4种林分中泥土呼吸速度与泥土湿度的关联性均未达到显耀水平(P>0.05)(表 5)。
3 商榷泥土呼吸是地下碳轮回的主要交流因子[26]。通过比较2013、2014年平均泥土呼吸速度变化限定发现2013年氮添加解决对泥土呼吸的影响较弱(图 1)， 原因可能为生态系统中根系及微生物对氮添加的反映存在滞后风物， 因此， 本琢磨主要针对2014年泥土呼吸对氮添加的反映张开商榷。与CK比拟， LN解决显耀莳植了针叶林泥土呼吸， 而阔叶林无显耀影响(图 1)。以往琢磨标明， 低氮解决促进根生物量增多[11]， 但不同林分根生物量对氮添加的反映存在各异(表 2)；同期氮添加下针叶林较阔叶林泥土酸化进程可能更为较着， 导致其异养呼吸的反映进程也存在各异[27]。本琢磨发现阔叶林较针叶林根生物量密度较大(表 2)， 导致阔叶林分对氮添加的反映进程更为敏锐， 可能低于LN解决时丛林泥土呼吸速度才会出现显耀增多的作用[28]。以往琢磨也发现， 林分根生物量密度对异养呼吸存在锐利影响[29]， 因为植物根系和微生物之间对碳源的欺诈存在竞争关系[30]。根生物量密度较大林分， 氮添加处答理莳植根凋落物碳输入(表 2)， 增多微生物的可能碳源， 导致氮添加对根生物量密度较大林分异养呼吸速度扼制作用放松。4个林分中HN解决下泥土呼吸速度均显耀低于LN解决(图 1)， 标明高氮解决扼制泥土呼吸。原因可能是高氮解决下林分谨守滋长政策限定减少根生物量分拨， 根呼吸缩短；同期高氮解决下泥土酸化严重， 扼制微生物活性较着， 异养呼吸着落[11]。轮廓以上成果不错得出氮添加对泥土呼吸的影响取决于根呼吸和异养呼吸二者的均衡作用。可是本琢磨中通过关联性分析发现氮添加下泥土呼吸速度与林分细根生物量密度呈极显耀正关联(P < 0.01)， 与微生物量碳浓度无显耀关联关系(表 3)， 标明短期氮添加解决主要通过影响根系滋长及分拨， 进而影响泥土呼吸。
在大家变化配景要求下， 了解大家变化中(如征象变暖及降雨分拨变化等)协同作用对泥土碳储量的影响有热切的道理[6， 31]。氮添加对泥土呼吸的温、湿度敏锐性的影响不错评价温、湿度和氮添加对泥土呼吸协同效应。本琢磨发现， 氮添加解决对泥土呼吸与湿度关联性无显耀影响， 标明氮添加解决和泥土湿度协同效应较弱。可是， 4种林分中5 cm、10 cm处泥土呼吸Q10值均在LN解决下达到最大， 从高到低门径均为LN>CK>MN>HN(表 4)， 标明低氮解决莳植了泥土温度敏锐性， 高氮解决缩短了泥土温度敏锐性。导致以上成果的原因可能是， 低氮解决对林分根生物量密度有促进作用， 同期显耀莳植了泥土微生物量(表 2)， 微生物量增多不错增多泥土呼吸温度敏锐性[32]。高氮解决下泥土微生物量增量缩短(表 2)， 而其微生物活性着落[11]， 同期显耀缩短了泥土根生物量密度(表 2)， 进而导致了泥土呼吸温度敏锐性缩短。由此不错揣度低氮添加下， 随大家变暖泥土碳开释速度可能会相应增多， 进而可能导致泥土碳储量着落， 使大气中温室气体进一步增多， 加快大家碳轮回。
4 论断白桦、水曲柳、红松和长白落叶松4种林分泥土呼吸速度对氮添加的反映存在各异。阔叶林(白桦和水曲柳)泥土呼吸速度较针叶林(红松和长白落叶松)更易受氮添加的影响。林分根生物量密度影响泥土呼吸对短期氮添加反映进程女同 a片。