不同施氮水平下杜鵑灌叢土壤呼吸通量與季節動態的響應,植物學論文摘要為探究灌叢生態系統對大氣氮沉降的響應，2020年1月至2020年9月，對湖南大圍山杜鵑〔Rhododendronsimsii〕灌叢群落進行了短期模擬氮沉降試驗，施氮濃度分別為0〔CK〕、2〔LN〕、5〔MN〕和10〔HN〕gm^2a^1.利用LI-8100土壤碳通量測量系統測定土壤呼吸速率，并測定不同氮處理下根系生物量增量和凋落物量。結果表示清楚：該地區土壤呼吸呈現明顯的季節動態，夏季土壤呼吸最強，冬季最弱。CK、LN、MN和HN處理樣地每年通過土壤呼吸釋放的CO2量分別為2.37、2.79、2.26和2.30kgCO2m2.CK、LN、MN和HN處理下，年平均土壤呼吸速率分別為1.71、2.01、1.63和1.66molCO2m^2s^1,LN處理樣地的年均土壤呼吸速率與對照樣地相比增加了17.25%,MN和HN處理則比對照樣地稍低。施氮增加了根系生物量增量和凋落物量，但沒有到達顯著水平。土壤呼吸速率與5cm土壤溫度呈顯著指數相關關系，與5cm土壤的含水量呈顯著線性相關關系。CK、LN、MN和HN處理下，土壤呼吸的溫度敏感性〔Q10〕值分別為3.96、3.60、3.71和3.51,表示清楚施氮降低了溫度敏感性。氮添加導致的根系生物量增加是引起該區域土壤呼吸速率變化的一個重要原因。本文關鍵詞語土壤呼吸的溫度敏感性；土壤溫度；土壤含水量；根系生物量；凋落物生物量。由于化石燃料的燃燒和施肥等人類活動的影響，大氣氮沉降〔NH+4-N和NO?3-N〕在過去的一個世紀急劇增加〔IPCC,2020〕。在亞洲，由于工農業的快速發展，活性氮的使用和釋放從1961年的14Tga1增加到2000年的68Tga1,估計到2030年將到達105Tga^1〔Zhengetal.,2002;Denmanetal.,2007〕。中國的大氣氮沉降也經歷了快速的增長，而且有不斷發展的趨勢〔Liuetal.,2018〕，一些亞熱帶地區森林的氮沉降量到達了3073kghm^2a^1〔Moetal.,2006〕。低水平的大氣氮沉降能夠刺激植物的生長，增加植物對大氣中碳的吸收，進而緩解全球氣候變化〔Pregitzeretal.,2008;Thomasetal.,2018〕。但是過度的大氣氮沉降會產生很多負面的生態學影響，比方土壤酸化〔Maskelletal.,2018〕和生物多樣性的喪失〔H?gbergetal.,2006〕。大氣和土壤中的氮素積累已在很大程度上改變了區域和全球環境，影響了陸地生態系統的碳循環〔Luoetal.,2006〕，進而對將來的氣候變化產生影響〔Melilloetal.,2002〕。陸地生態系統的大部分碳儲存于土壤中。已有的研究顯示，全球植物和土壤的碳儲量分別為560Pg〔Forsteretal.,2007〕和3300Pg〔Tarnocaietal.,2018〕。土壤呼吸是CO2從陸地生態系統返回到大氣中的主要途徑〔SchlesingerAndrews,2000〕。CO2的主要來源是根系和根際微生物呼吸、土壤微生物和土壤動物呼吸。作為大氣和陸地生態系統之間的第二大碳交換途徑，土壤呼吸每年向大氣中釋放的碳量高達6898Pg〔Raichetal.,2002;Bond-LambertyThomson,2018〕，在調節大氣CO2濃度和地球的氣候變化方面發揮著重要作用。因而，土壤呼吸的稍微變化就會對全球的氣候和環境產生劇烈的影響〔DavidsonJanssens,2006〕。導致全球變化的主要因子〔如氮沉降的增加和CO2濃度的上升〕在很大程度上影響了土壤呼吸速率〔Bowdenetal.,2004;Dengetal.,2018〕，因而，理解全球變化下土壤呼吸的反響機制對于預測將來的氣候變化特別必要。固然國內外關于土壤呼吸對氮沉降反響的研究已有很多，但由于生物區系類型、環境條件和試驗方式方法不同，模擬氮沉降對土壤呼吸的影響至今沒有統一結論〔Craineetal.,2001;Moscatellietal.,2008;XuWan,2008〕。值得注意的是，當前關于氮沉降對土壤呼吸的影響的研究大多是在森林和草原進行的，灌叢生態系統作為陸地生態系統的重要組成部分，在我們國家的分布面積僅次于草地而高于森林〔胡會峰等，2006〕，但對其土壤呼吸的研究還較為缺乏，關于亞熱帶灌叢土壤呼吸的研究更是少見。在灌叢生態系統中，植被組成不同于森林和草原，其本底土壤呼吸值是多少，對氮沉降怎樣響應？這些問題至今還不清楚。從胡會峰等〔2006〕對中國主要灌叢植被的研究能夠得知，中國灌叢面積近2108hm2,約有一半分布在亞熱帶區域。而杜鵑〔Rhododendronsimsii〕作為廣泛分布的物種，在我們國家絕大部分省區均有生長。基于此，本研究選擇我們國家亞熱帶山地杜鵑灌叢作為研究對象，討論不同施氮水平下土壤呼吸通量和季節動態的響應，并分析土壤呼吸與土壤溫度和土壤含水量的相關關系，以期為準確地預測環境變化與土壤呼吸之間的關系提供理論根據。1材料和方式方法。1.1研究區域自然大概情況。研究地位于湖南瀏陽大圍山自然保衛區，地處羅霄山脈北段，山脈近東西走向，以中山地貌為主。地理位置為28.3528.48N,114.03114.22E,土壤主要為山地黃棕壤。氣候屬亞熱帶季風濕潤氣候，年平均氣溫1116℃，無霜期243天，年降水量18002000mm,年相對濕度高于83%.植被區劃上，研究地位于中亞熱帶常綠闊葉林北部亞地帶，地帶性植被為常綠闊葉林〔吳征鎰，1980〕。因長期的人為及自然干擾，尤其是1958年成立國有林場后，大量的砍伐使得森林植被遭到空前的毀壞，直到20世紀80年代末期，林場實行封禁管理，植被才得到有效恢復〔李家湘等，2021〕。現今海拔1200m以上的地帶逐步由灌草叢演替成中山山地灌叢，建群種主要有杜鵑〔Rhododendronsimsii〕、湖南白檀〔Sym-plocospaniculata=Symplocoshunanensis,又稱白檀〕、四川冬青〔Ilexszechwanensis〕、水馬桑〔Weigelajaponicavar.sinica=Weigelajaponica,又稱日本錦帶花〕、圓錐繡球〔Hydrangeapaniculata〕等。華而不實以杜鵑為主的灌叢最具優勢。本試驗即選擇了海拔1400m左右的杜鵑灌叢群落作為研究對象，群落中杜鵑和湖南白檀的重要值將近80%.草本層的蓋度約40%,華而不實以短尖薹草〔Carexbrevicuspis〕、香港雙蝴蝶〔Tripterospermumnienkui〕和芒〔Miscanthussinensis〕等占優勢〔李家湘等，2021〕。試驗樣地的土壤理化性質見表1.1.2樣地設置。在湖南瀏陽大圍山國家森林公園海拔1400m左右的位置，選擇分布面積最大的杜鵑灌叢設置樣地，要求地形起伏不大，保證群落組成一致，生境一致。試驗采用隨機區組設計，選取4個5m5m的小區組成一個區組，整個試驗樣地由3個區組組成，小區之間和區組之間的距離分別在5m和10m左右。樣地四周設置10m以上的緩沖帶，避免外界的干擾。參照該區域的實際氮沉降量〔18.2338.88kghm2a1,LueTian,2007〕，每個區組的4個小區分別設置對照〔CK,0gm^2a1〕、低氮〔LN,2gm^2a^1〕、中氮〔MN,5gm^2a^1〕和高氮〔HN,10gm^2a^1〕4種處理，每種處理3個重復。從2020年8月起，在植物生長季節〔311月〕每月施氮1次，將年氮添加總量平均分配到每個月。根據不同的養分梯度，將NH4NO3溶于20L水中