森林土壤氧化亚氮排放对氮输入的响应研究进展

大气中氧化亚氮（N2O）浓度的上升加剧了全球变暖。森林土壤在调节大气N2O浓度中发挥着至关重要的作用。近年来,氮（N）输入对森林土壤N2O通量的影响备受关注。然而,森林土壤N2O排放对N输入响应的机制,尤其是植物和微生物对N2O通量的调控作用尚缺乏系统研究。因此,本文综述了N输入如何通过森林植被（根系N吸收、凋落物分解和形成丛枝菌根）和土壤微生物（微生物量和群落组成）调控N2O产生途径从而影响森林土壤N2O排放。结果表明,植物的竞争性氮吸收能降低氮输入对N2O排放的促进作用,其作用大小可能主要取决于土壤“氮饱和”状态。植物凋落物主要通过分解过程中的养分归还和次生代谢产物释放来影响氮输入背景下的森林土壤N2O排放,前者具有促进作用,而后者具有抑制作用。丛枝菌根主要通过吸收有效氮和水分、促进团聚体形成以及改变N2O相关功能基因群落调控森林土壤N2O通量。N输入导致的土壤酸化或养分限制,通常会降低微生物量和/或改变微生物群落组成,从而控制N2O排放。N输入对N2O不同产生途径也会造成影响,受土壤湿度、N2O底物浓度以及N2O相关功能基因丰度（AOB、 AOA、nirK、 nirS和nosZ）的调控。未来在模型预测中,需要将植物氮吸收、凋落物分解、菌根以及N2O产生途径充分纳入模型,以提高模型预测准确性,为全球变化背景下制订森林管理政策和温室气体减排措施提供支持。     

基于涡动相关技术的森林生态系统二氧化碳通量研究进展

森林生态系统是陆地生态系统碳循环的重要组成部分，森林对大气二氧化碳(CO₂)浓度具有重要的调节作用，开展森林生态系统碳循环研究对更好地了解生物地球化学过程和应对全球气候变化具有重要的科学意义和应用价值。涡动协方差/涡动相关技术是目前应用最广泛的森林生态系统CO₂通量观测技术。讨论了基于该技术的森林生态系统CO₂通量研究的部分代表性成果，总结了当前森林生态系统CO₂通量的主要研究成果并对未来研究提出展望。目前，森林生态系统CO₂通量的研究主要集中于:①森林生态系统的碳源/汇估算；② CO₂通量观测源区/足迹的计算；③ CO₂通量动态特征的提取及其环境影响因子；④基于统计模型的森林生态系统物候特征参数的提取；⑤基于机理模型的气候系统对森林生态系统碳循环的影响。主要结论为:森林生态系统是陆地生态系统的重要碳汇，在对森林生态系统进行CO₂通量观测时需对其通量源区的空间代表性进行检验，森林生态系统碳源/汇状态受到树龄、降水和土壤含水量等因素的影响，空气温度是森林生态系统碳循环的重要影响因子。未来森林生态系统CO₂通量研究应该集中于提高通量足迹模型计算精度，讨论不同林分对大气CO₂的贡献强度。结合气候系统模型和生态生理模型建立植物生理过程参数化模型、预测气候变化对森林碳交换的影响。区域-全球尺度森林生态系统CO₂通量研究未来将关注多站点通量，气象数据长时间序列的整合分析，讨论CO₂通量气候态特征与碳源/汇的空间格局，更好地了解全球陆地生态系统碳循环机制。表1参64     

凤阳山针阔混交林碳通量变化特征及其影响因子

为探究浙江凤阳山针阔混交林的碳通量特征及碳通量与各环境因子间的关系,以及为凤阳山针阔混交林生态功能的提升和碳源(汇)评估提供理论依据。采用涡度相关技术对浙江凤阳山针阔混交林生态系统进行为期11个月的碳通量及环境因子的观测。结果表明:凤阳山针阔混交林碳通量呈现明显的日变化和月变化。在白天,生态系统表现为碳汇,夜间,表现为碳源,日半小时碳通量表现为"U"型曲线变化特征,CO_2通量的范围为-0.501～0.842 mg·m~(-2)·s~(-1);月变化的特点是在7月份表现为很强的碳汇效应,整个研究周期中生态系统碳吸收总量高达540.06 g·m~(-2),整体表现为碳汇;净辐射是影响碳通量变化的重要因子。     

降水变化对杉木种群动态的影响

以杉木(Cunninghamia lanceolata)种群作为研究对象,在长时间尺度和降水条件下,应用模型方法研究森林种群分布的特征。利用森林动态模拟平台(SORTIE-ND),在1000~2000 mm的降水量范围内设置11种降水强度;在年降水量不变的条件下,对生长季降水量进行调控,设置9种情景,通过种群数量变异性,评价杉木种群稳定性;运用Taylor幂法则,评价种群数量的稳定性。结果表明:由于种群内部的相互作用,年降水量减少,干旱加重,种群稳定性降低;生长季降水量减少或增加,种群稳定性均会降低,这一现象反应了杉木的生态学特性。     

不同林龄杉木人工林根际效应及养分特征

以10、25、45年生杉木纯林为研究对象,分析了不同林分根际与非根际土壤养分因子(有机碳、活性有机碳、全氮、速效氮、全磷、速效磷)及其与酶活性(蔗糖酶、脲酶、酸性磷酸酶)的关系.结果表明:随着林龄的增加,根际与非根际土壤养分质量分数、酶活性均呈现增加趋势,而pH值呈现下降趋势;土壤有机碳和活性有机碳的根际效应随林龄增加呈现先增加后减少的趋势,二者均与蔗糖酶活性显著相关,根际土壤惰性有机碳比例大于非根际;全氮和速效氮的根际效应25 a最大,与脲酶活性变化规律一致,造成45年生杉木根际对土壤氮的富集效应减弱;全磷和速效磷的根际效应随林龄增加而增加,但全磷的根际效应远大于速效磷,酸性磷酸酶活性与速效磷根际效应显著相关.因此,在杉木人工林经营管理中应考虑外源磷的添加,提高土壤微生物酶活性,缓解杉木人工林生态系统的磷限制.     

不同林龄杉木人工林根际效应及养分特征

以10、25、45年生杉木纯林为研究对象,分析了不同林分根际与非根际土壤养分因子(有机碳、活性有机碳、全氮、速效氮、全磷、速效磷)及其与酶活性(蔗糖酶、脲酶、酸性磷酸酶)的关系.结果表明:随着林龄的增加,根际与非根际土壤养分质量分数、酶活性均呈现增加趋势,而pH值呈现下降趋势;土壤有机碳和活性有机碳的根际效应随林龄增加呈现先增加后减少的趋势,二者均与蔗糖酶活性显著相关,根际土壤惰性有机碳比例大于非根际;全氮和速效氮的根际效应25 a最大,与脲酶活性变化规律一致,造成45年生杉木根际对土壤氮的富集效应减弱;全磷和速效磷的根际效应随林龄增加而增加,但全磷的根际效应远大于速效磷,酸性磷酸酶活性与速效磷根际效应显著相关.因此,在杉木人工林经营管理中应考虑外源磷的添加,提高土壤微生物酶活性,缓解杉木人工林生态系统的磷限制.