在杉木人工林中建立固定标准地,通过定位监测、野外试验和室内实验相结合的方法,研究人为增加四种水平的氮沉降(N0-N3)对植被养分状况、林分生长、物种多样性、森林土壤化学与生物活性,以及生态系统过程的影响,揭示森林生态系统对氮沉降及氮饱和的响应特征和机制。重点研究(1)通过对生态系统氮收支及氮同位素分析相结合的方法,探讨氮沉降在生态系统中的存留效应;(2)通过对土壤硝态氮含量、净硝化作用以及叶片氮含量的分析,揭示系统氮饱和的特征参数;(3)综合多水平氮沉降试验的比较分析,了解生态系统对氮未饱和至饱和过程的响应特征。结果将为我国仍至亚热带地区进一步开展氮沉降的生态后果研究打下前期基础,为森林的可持续经营提供理论依据。
氮沉降对森林生态系统的影响已引起科学界的广泛关注,但有关研究主要集中在欧美地区的温带森林区域。为探讨亚热带森林对氮沉降增加的响应,本项目在杉木人工林中开展了野外模拟N沉降试验,分为N0(对照)、N1、N2、N3等4种处理,N沉降量分别为0、60 、120、240 kg Nohm-2oyr-1)。通过3年的监测发现(1)随着氮沉降水平的增加,土壤铵态N和硝态N含量不断上升,而土壤pH值、速效P、K和交换性Ca、Mg含量则呈下降趋势;(2)N1、N2、N3处理使杉木针叶N含量分别增加18.25%、11.68%和13.14%,而对P、K、Ca、Mg含量表现出一定的抑制作用;(3)氮沉降明显增加了凋落叶中的N含量,从而降低了C/N比,N1、N2、N3处理使C/N比分别下降8.59%、14.20%和17.54%;(4)氮沉降对凋落物分解的影响随氮沉降水平的高低而异,N1、N2 促进了凋落物的分解,而N3则表现出一定的抑制作用;(5)高N处理(N2、N3)使林木平均胸径生长量分别增加16.36%和40.00%,使单位面积蓄积增长量分别提高13.22%和16.86%,但低N处理的影响不明显。