基于我国跨气候带典型森林类型和氮/酸沉降自然格局,结合课题组目前利用静态箱-气相色谱法观测碳通量森林站,分别在西双版纳热带季雨林、北京灵山温带森林和江西千烟洲亚热带森林实验站布置林地表层-大气界面乙烯交换过程联网原位观测。通过原位观测和室内控制实验相结合,系统研究跨气候带观测点典型针叶林、阔叶林以及森林退化过程不同林地土壤及其剖面乙烯产生、氧化和净通量规律,及其驱动机制。分析人类活动所致森林退化和人工模拟氮/酸沉降是否影响林地土壤-大气界面乙烯交换过程;明确当前氮湿沉降及其形态对原位观测点林地土壤乙烯产生和氧化的影响,了解当前森林土壤截获区域大气乙烯潜势,以及氮负荷和形态对此有何效应。所获结果为正确认识森林土壤乙烯形成和氧化,以及人类活动所致大气污染(如氮/酸沉降)对林地土壤截获区域大气乙烯的影响提供基础理论;利于深入拓展相关研究,探讨区域大气污染可能是导致森林退化的主要原因。
土壤源乙烯行为有可能影响到植物生长和大气环境质量,水热状况和氮/酸沉降等可引起土壤理化和生物学属性发生改变,进而影响土壤源乙烯产生和氧化过程。通过实验室控制实验和野外观测,系统研究不同气候带典型林型土壤乙烯产生和氧化特征及其影响机理,发现温带森林土壤具有较高的乙烯产生和氧化能力;建立科学方法体系,研究有氧时林地土壤乙烯产生规律,发现不同氮素输入对温带林地乙烯产生量具有激发效应。明确了森林土壤乙烯产生和氧化的微生物作用,发现硫酸链霉素敏感的微生物作用小。外源活性碳源(如葡萄糖)显著增加无氧和有氧时森林土壤乙烯产生量,但两者的增量无明显差异;同时促进森林土壤乙烯氧化能力。明确了氮/酸形态及其剂量胁迫对森林土壤乙烯氧化的影响效应,并因不同林型而有所差异。初步发现短期模拟增氮或酸沉降均可以抑制森林土壤吸收乙烯能力,氯化铵和盐酸抑制更明显。结合森林表层土壤氮素行为及林地剖面土壤乙烯氧化和产生特性,指出森林表层土壤,尤其是针叶林土壤乙烯行为和氮素状况将是导致温带森林亚表层土壤具有较高的甲烷氧化能力的主要原因。所获结果利于正确认识森林土壤乙烯形成和氧化特性,促进林地乙烯行为与树木根系生长的关联研究。