氮添加对华北落叶松人工林土壤微生物呼吸及其温度敏感性的影响

The effects of nitrogen addition on soil microbial respiration and temperature sensitivity of Larix principis-rupprechtii plantation

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摘要土壤微生物呼吸是陆地生态系统碳循环的重要组成部分,受大气氮沉降显著影响.华北地区是我国高氮沉降地区,研究该地区森林土壤微生物呼吸及其温度敏感性(Q10)对氮沉降的响应非常重要.在燕山北部山地的华北落叶松人工林设置7个水平氮添加处理(0、5、10、20、40、80、160 kg N hm-2 a-1的施氮量)模拟氮沉降,施肥两年后采集土壤样品,在15 ℃和25℃下进行土壤呼吸培养实验,采用冗余分析、结构方程模型等方法研究氮添加对华北落叶松人工林土壤微生物呼吸及其温度敏感性的影响及机理.结果表明:(1)15 ℃和25℃培养下,土壤微生物呼吸速率均随氮添加量增加呈降低趋势,与对照相比,160 kg N hm-2 a-1处理的微生物呼吸速率在15 ℃和25℃下分别降低23.94％和21.64％;(2)Q10的范围为2.60-4.92,随氮添加增加整体呈现先降低后增加的趋势,于80 kg N hm-2 a-1水平氮添加下达到最高值;(3)冗余分析发现氮添加后土壤呼吸速率变化的主要影响因素是土壤惰性有机碳(NLC)与硝态氮(NO3--N),而不同温度下土壤呼吸速率的影响因素也存在差异;(4)氮添加可通过增加土壤氮有效性及改变土壤碳稳定性来提高Q10.研究结果表明随着氮添加量的增加华北落叶松人工林土壤微生物呼吸呈降低趋势,而土壤微生物呼吸的Q10则呈现先降低后升高的趋势,研究可为大气氮沉降背景下的森林生态系统土壤碳动态研究提供科学依据.