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沈阳生态所在氮沉降对温带森林土壤酸化和植物养分平衡的影响方面取得进展

化石燃料燃烧、化肥使用等人类活动使得全球很多区域大气氮沉降量居高不下。随着大气减排政策的实施,我国一些区域氮沉降开始减少,但整体上仍处于比较高的水平。森林生态系统在碳汇中扮演着重要角色,因此有必要探究氮沉降对森林生态系统的影响。氮沉降对土壤酸化和植物养分平衡的影响受到氮状态和树种组成等因素的调节。过去的研究主要集中在氮缺乏的温带森林,而有关氮相对丰富的森林生态系统对氮沉降的响应以及树种组成的调控作用还不清楚。


基于此,本研究依托中国科学院沈阳应用生态研究所稳定同位素生态学团队在辽宁清原森林生态系统国家野外科学观测研究站建立的落叶松纯林和落叶松阔叶混交林模拟氮沉降实验平台,解析了四年氮添加对两种森林类型土壤氮有效性、酸碱化学性质,以及植物叶片的养分含量和化学计量特征的影响。研究结果显示,氮添加增加了落叶松纯林土壤的硝态氮含量,降低了凋落物层和矿质土壤表层的交换性盐基离子和pH,增加了土壤交换性氢和铝离子含量,引起凋落物层和矿质土壤表层的土壤酸化。此外,氮添加降低了落叶松纯林中落叶松针叶的碳氮比,对其他元素化学计量比没有显著影响。不同于落叶松纯林,氮添加未显著影响落叶松阔叶混交林的土壤无机氮含量、酸碱化学性质和优势乔木树种叶片的养分含量。本研究表明相比于落叶松纯林,落叶松阔叶混交林可能对氮沉降增加具有更强的抵抗力。该结果也表明相对落叶松林,在东北区域营建混交林可能是抵御氮沉降背景下土壤酸化的更好的森林经营措施。


该研究成果以“Higher resistance of larch-broadleaf mixed forests than larch forests against soil acidification under experimental nitrogen addition”为题于2024年4月25日在线发表于Plant and Soil期刊。沈阳生态所特别研究助理高美霞博士为本文第一作者,林贵刚博士和方运霆研究员为本文共同通讯作者。该研究得到了辽宁省应用基础研究计划和沈阳市科学技术计划等项目的支持。

图1 氮沉降对落叶松纯林和落叶松阔叶混交林土壤酸化和植物养分平衡的影响示意图

文章链接:https://doi.org/10.1007/s11104-024-06677-9 


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