吳 迪, 張 蕊, 高升華, 付 曉, 鄧紅兵, 邵國凡, 張旭東,*

1 中國科學院城市環(huán)境研究所, 廈門 361021 2 中國林業(yè)科學研究院林業(yè)研究所, 北京 100091 3 中國科學院生態(tài)環(huán)境研究中心， 城市與區(qū)域生態(tài)國家重點實驗室, 北京 100085 4 中國科學院大學, 北京 100049

模擬氮沉降對長江中下游灘地楊樹林土壤呼吸各組分的影響

吳 迪1,4, 張 蕊3, 高升華2, 付 曉3, 鄧紅兵3, 邵國凡1, 張旭東2,*

1 中國科學院城市環(huán)境研究所, 廈門 361021 2 中國林業(yè)科學研究院林業(yè)研究所, 北京 100091 3 中國科學院生態(tài)環(huán)境研究中心， 城市與區(qū)域生態(tài)國家重點實驗室, 北京 100085 4 中國科學院大學, 北京 100049

土壤呼吸是土壤碳庫向大氣輸出碳的主要途徑，也是大氣CO2重要的源。活性氮的生成和沉降速率的增加影響了生態(tài)系統的碳循環(huán)，研究氮沉降量增加對土壤呼吸各組分的影響，對于了解土壤呼吸在氣候變化中的作用有重要意義。以長江中下游灘地楊樹人工林為對象，通過定位模擬氮沉降實驗，研究了灘地楊樹人工林生態(tài)系統土壤呼吸的變化特征和土壤呼吸各組分對幾種氮沉降量濃度的響應。結果表明：土壤呼吸及其各組分均有明顯的季節(jié)變化特征，由于試驗地發(fā)生淹水現象而呈現雙峰曲線特征；模擬氮沉降顯著抑制了楊樹人工林土壤呼吸作用。對照組、低氮水平處理組、中氮水平處理組和高氮水平處理組的土壤總呼吸速率的年均值分別為3.21、2.82、2.82、2.72 μmol m-2s-1，相當于每年排放出的CO2的量分別為42.06、37.06、36.20、35.69 t/hm2；各組土壤微生物呼吸的年均值分別為2.12、2.05、1.96、1.99 μmol m-2s-1，模擬氮沉降抑制了土壤微生物呼吸作用，但其影響不顯著；各組根呼吸的年平均值分別為1.09、0.77、0.86、0.75 μmol m-2s-1，模擬氮沉降對根系呼吸有顯著的抑制作用。

土壤呼吸; 氮沉降; 楊樹; 灘地; 長江中下游

人類活動的增強嚴重干擾了全球氮循環(huán)的平衡，同時對全球的固氮速率和氮收支狀況產生了極大的影響。大氣氮沉降已經成為三大全球變化現象之一[1]。從1980年至2010年中國陸地生態(tài)系統氮素沉降量顯著升高，從1980年代的13.2 Kg N hm-2a-1增至2000年代的21.1 Kg N hm-2a-1，過去30年間(1980—2010年)我國出現了區(qū)域性大氣活性氮污染、氮素沉降以及農田與非農田生態(tài)系統“氮富集”加劇的現象[2]。中國已經成為三大氮沉降區(qū)(歐洲、美國和中國)之一[3]。氮沉降量的增加影響了各種生態(tài)系統過程，并引發(fā)了許多嚴重的生態(tài)學問題[4- 9]?；钚缘圃焖俾实脑黾雍偷两盗吭黾拥娜蚧矎娏矣绊懥松鷳B(tài)系統的碳循環(huán)[10- 11]，因此森林生態(tài)系統碳循環(huán)對氮沉降的響應成為了科學工作者關注的焦點[12]。

土壤呼吸是陸地生態(tài)系統碳循環(huán)過程的重要組成部分，也是土壤碳庫向大氣輸出碳的主要途徑和大氣CO2重要的源[13]，在很大程度上決定著全球氣候變化與碳循環(huán)間的反饋關系[14]。土壤微生物呼吸和根呼吸是土壤呼吸的主要成分，土壤動物呼吸和化學氧化過程對土壤呼吸的作用較小，通常忽略不計[15]。全球每年因土壤呼吸作用向大氣中釋放的碳的估算值約為75—120 Pg[16]，是化石燃料燃燒排放量的10倍以上[17]。土壤呼吸速率的微小變化就會顯著改變大氣中CO2濃度和土壤碳素的周轉速率[15]，進而延緩或加劇氣候變化。因此土壤呼吸已經成為全球碳循環(huán)研究的焦點和核心。

我國關于氮沉降對森林生態(tài)系統影響的研究還處于起步階段，關于氮沉降對于土壤呼吸的影響還沒有一致的結論[18- 25]。楊樹是我國人工造林面積最大的人工林，到2009全國面積已經達到757.23萬hm2[26]。楊樹被廣泛用作長江灘地的防護林[27]，關于灘地楊樹人工林的溫室氣體的通量及變化特征的研究已經取得了一定的進展[28- 30]，但關于楊樹人工林碳循環(huán)過程對氮沉降響應的研究尚未開展。本文以位于湖南省岳陽市君山區(qū)的長江灘地楊樹人工林為研究對象，通過定位模擬氮沉降的實驗方法，研究灘地楊樹人工林生態(tài)系統土壤呼吸的變化特征，以探討土壤呼吸各組分對不同氮沉降量的響應特征，揭示碳氮循環(huán)過程間的聯系和影響，為預測在氮沉降量增加的背景下灘地楊樹人工林生態(tài)系統土壤碳通量的變化提供理論依據和數據支持，以準確評估灘地生態(tài)系統碳平衡對模擬氮沉降的響應，為楊樹人工林的可持續(xù)發(fā)展和科學經營管理提供依據。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于湖南省岳陽市君山區(qū)廣興洲鎮(zhèn)的長江外灘，位于北緯29°31′40″，東經112°51′34″，海拔31 m。本區(qū)位于中亞熱帶向北亞熱帶過渡氣候區(qū)，具有典型的亞熱帶濕潤季風氣候特征，春夏多雨、秋季多旱、冬季嚴寒。年均氣溫16.5—17.0 ℃，降雨量1200.7—1414.6 mm。無霜期263.7—276.6 d，年日照1644.3—1813.8 h。土壤為江湖灘地特有的潮土類型。灘地每年汛期平均淹水時間為20 —50 d，最長可達130 d，其淹水退水受制于長江水位。2012年夏季，長江水位較高，灘地發(fā)生淹水，從7月6日一直持續(xù)至8月10日，共計36 d。

研究區(qū)內原有2000年營造的黑楊派系的歐美楊(Populusdettoides)，于2011年皆伐，并于2012年1月再次營造楊樹林，品種仍為歐美黑楊。株行距為5 m×6 m。林下由于季節(jié)性的水淹，只有草本植物，主要優(yōu)勢種為狗牙根(Cynodondactylon)、益母草(Leonurusartemisia)等。

2 研究方法

2.1 樣地設置

2012年2月，在楊樹人工林內選擇具有代表性、立地條件基本一致的地段，按照隨機區(qū)組實驗設計方法設置實驗。用人工添加NH4NO3模擬氮沉降，湖南地區(qū)氮沉降量約為2.6 g m-2a-1[31- 33]，因此設低氮(LN，5 gN m-2a-1)、中氮(MN，10 gN m-2a-1)和高氮(HN，20 gN m-2a-1)3個水平和對照組(CK，0 gN m-2a-1)，不包括大氣沉降的氮量。每個處理3個重復，共建立24個2 m×2 m大小的樣方。每個區(qū)組之間間隔5 m，同一區(qū)組兩個樣方之間設4 m的緩沖帶。

用壕溝法進行土壤呼吸組分的分離。由于土壤動物呼吸和化學氧化過程對土壤呼吸的作用較小，本文忽略不計。本文在樣方四周挖壕深至1 m(植物根系分布層以下)，壕內用鋁板隔離樣方周圍的根系。再除去樣方內所有活體植物，用于土壤微生物呼吸的測定，土壤總呼吸與土壤微生物呼吸之差為根系呼吸。

每個樣方內安置1個土壤呼吸測定環(huán)(內徑10 cm，高9 cm，插入土壤深度為7 cm)，樣地內共設置24個PVC土壤呼吸測定環(huán)，安裝后不再移動，用以測定土壤呼吸速率。

將NH4NO3的年施用量平均分成12等份，從2012年2月開始，每月末對各樣方進行定量模擬氮沉降處理，將各個樣方每月所需的NH4NO3溶于0.5 L水中，用自制噴霧器在樣方內均勻噴灑在土壤表面，對照組則只噴灑相同量的清水。

2.2 土壤呼吸的測定

采用動態(tài)封閉氣室法，使用LI- 8100(LI-COR Inc.)土壤碳通量自動測量系統觀測土壤呼吸。2012年4月至2013年3月，每月中旬選擇一個最接近本月平均天氣狀況的典型天氣進行土壤呼吸觀測，代表各月的均值分析土壤呼吸的季節(jié)變化特征。一般來說，10：00左右的土壤呼吸速率最接近日平均值[34- 35]，故可用此時段的測量值代表土壤呼吸的日平均值[36]，本研究測定的時間段為9:00—11:00。

為了減小安放土壤呼吸測定環(huán)對土壤呼吸速率的影響，土壤呼吸測定環(huán)埋好之后固定永久放置，并且在每次測定前一天，將測定點土壤呼吸測定環(huán)內的地表植被自土壤表層徹底剪除，盡量不破壞土壤，以減少土壤擾動及根系損傷對測量結果的影響。

2.3 數據處理方法

本文所有數據采用軟件SPSS 18.0進行統計分析，使用軟件Sigmaplot 10.0進行作圖。

3 結果與分析

3.1 土壤呼吸的季節(jié)變化特征

各組土壤呼吸的季節(jié)變化如圖1所示，不同氮添加水平的土壤呼吸均有明顯的季節(jié)變化特征，各組的變化特征相似，由于試驗地發(fā)生淹水而呈現雙峰曲線特征。5月達到第1個小高峰，6月由于地下水位的升高，土壤呼吸有所下降。8月底9月初達到第2個高峰，7月由于發(fā)生季節(jié)性水淹，認為其土壤呼吸速率為0 μmol m-2s-1。12月—1月間為第2個低峰。土壤呼吸夏季高于冬季。對照組、低氮水平、中氮水平和高氮水平土壤總呼吸最高值分別為6.82、6.30、7.62、6.36 μmol m-2s-1。12月至1月期間土壤呼吸達到最低，4組水平的土壤呼吸速率最小值分別為1.1、0.97、0.84、0.95 μmol m-2s-1。

圖1 楊樹人工林土壤呼吸速率的季節(jié)變化(平均值±標準差，n=3)Fig.1 Seasonal variations of soil respiration in a poplar plantation (Mean±SE, n=3)文字表示多元素方差分析(LSD多重比較法，α=0.05)結果差異顯著性(時間效應，氮處理效應，時間和氮處理交互效應；**P <0.01；***P <0.001)；星號表示各月份氮處理效應的差異顯著性，*P<0.05；**P <0.01；不同大寫字母表示月份間差異顯著，不同小寫字母表示每月各處理間差異顯著(單因素方差分析，LSD多重比較，α=0.05)；CK: control check, 對照組；LN: low nitrogen, 低氮水平；MN:middle nitrogen, 中氮水平；HN: high nitrogen, 高氮水平

3.2 氮沉降對土壤總呼吸的影響

對全年土壤呼吸數據分析可知，中氮水平土壤呼吸波動最強烈(變異系數C=0.78、變化幅度a=2.41)，高氮水平其次(C=0.71、a=1.99)，對照組(C=0.69、a=1.77)和低氮水平(C=0.67、a=1.89)的變化幅度相差不大。

由觀測結果可知，對照組、低氮水平組、中氮水平組和高氮水平組的土壤總呼吸速率的年平均值分別為3.21、2.82、2.82、2.72 μmol m-2s-1，各組土壤呼吸量分別為11.47、10.11、9.87、9.73 t C hm-2a-1，相當于每年排放出的CO2的量分別為42.06、37.06、36.21、35.69 t/hm2。由此可知，低氮、中氮和高氮水平的土壤呼吸速率年均值都低于對照組，全年尺度來看，模擬氮沉降整體抑制了楊樹人工林的土壤呼吸作用，且隨著氮濃度的增加抑制作用增強。低氮、中氮和高氮處理每年排放的CO2量分別減少了5.01，5.86 t/hm2和6.38 t/hm2，減少的幅度分別為12.35%，14.45%和15.73%。

方差分析表明，氮處理效應對土壤總呼吸有極顯著的影響(P=0.001)，各組與對照之間均有極顯著性差異(P=0.001、0.002、0.000)。從各月份的單因素方差分析可以看出，5月、8月、9月、1月各組間差異顯著，4月、6月、10月、11月、12月、2月、3月各組間沒有顯著差異。因此，相對于非生長季節(jié)，生長季節(jié)氮處理對土壤呼吸的影響更為顯著。

3.3 氮沉降對土壤微生物呼吸的影響

圖2 楊樹人工林土壤微生物呼吸的季節(jié)變化(平均值±標準差，n=3)Fig.2 Seasonal variations of soil microbial respiration in a Poplar plantation (Mean±SE, n=3)文字表示多元素方差分析(LSD多重比較法，α=0.05)結果差異顯著性(時間效應，氮處理效應，時間和氮處理交互效應；**P<0.01；***P<0.001)；星號表示各月份間氮處理效應的差異顯著性，*P<0.05；**P<0.01

土壤微生物呼吸具有明顯的季節(jié)變化，季節(jié)變化特征和土壤總呼吸總體一致，呈明顯的雙峰曲線趨勢，如圖2所示。生長季的土壤微生物呼吸高于非生長季，且生長季波動范圍大于非生長季。對照組、低氮水平組、中氮水平組和高氮水平組一年之內土壤微生物呼吸的最大值分別為4.85、4.40、5.03、4.65 μmol m-2s-1，最小值分別為0.75、0.81、0.61、0.76 μmol m-2s-1。和土壤總呼吸相似，中氮水平組的波動最強烈(C=0.77、a=2.26)，其次為高氮組(C=0.77、a=1.96)，對照處理(C=0.74、a=1.93)稍高于低氮組(C=0.67、a=1.75)。各水平組土壤微生物呼吸占土壤總呼吸的比例分別平均為65.23%、73.32%、69.76%、72.10%。

圖3 楊樹人工林根系呼吸的季節(jié)變化(平均值±標準差，n=3)Fig.3 Seasonal variations of root respiration in a Poplar plantation (Mean±SE, n=3)文字表示多元素方差分析(LSD多重比較法，α=0.05)結果差異顯著性(時間效應，氮處理效應，時間和氮處理交互效應；**，P<0.01；***，P<0.001)；星號表示各月氮處理效應的差異顯著性，*，P<0.05；**，P<0.01

對照組、低氮水平組、中氮水平組和高氮水平組的土壤微生物呼吸速率的年平均值分別為2.12、2.05、1.96、1.99 μmol m-2s-1。由于發(fā)生季節(jié)性水淹，水淹時相當于對土壤進行封閉，淹水期間土壤呼吸速率為0 μmol m-2s-1。各水平處理組土壤微生物呼吸的呼吸量分別為7.59、7.36、6.88、7.08 t C hm-2a-1，相當于每年排放出CO2的量為27.85、26.98、25.24、25.95 t/hm2。低氮、中氮和高氮水平組每年排放的CO2量分別減少了0.87、2.61、1.90 t/hm2，減少的幅度分別為3.23%，9.70%，7.07%，減少的幅度明顯小于土壤總呼吸。各水平的氮處理降低了土壤微生物呼吸速率，模擬氮沉降抑制了土壤微生物呼吸作用。

方差分析表明，模擬氮沉降對土壤微生物呼吸的影響不顯著(P=0.713)，各水平處理組與對照之間均無顯著差異。從各月份的單因素方差分析可以看出，只有4月和6月各處理間有顯著差異(P=0.001、0.035)，可能與特殊的土壤條件有關，土壤溫度和土壤濕度都較高，土壤孔隙度較小，土壤活動不旺盛，養(yǎng)分消耗較少，故氮濃度的增加對土壤微生物呼吸的抑制作用較明顯。

3.4 氮沉降對根系呼吸的影響

根系呼吸的季節(jié)變化如圖3所示，與土壤總呼吸和土壤微生物呼吸相同，具有明顯的季節(jié)變化特征，變化特征較為相似，各水平處理組根系呼吸均基本表現出雙峰曲線趨勢。根系呼吸生長季整體高于非生長季，且生長季比非生長季的波動范圍大。對照、低氮水平、中氮水平、高氮水平根系呼吸的最大值分別為2.44、1.90、2.59、1.71 μmol m-2s-1，最小值分別為0.35、0.16、0.23、0.26 μmol m-2s-1。中氮水平的波動在各組中波動最強烈(C=0.84、a=2.75)，其次為低氮水平組(C=0.73、a=2.26)，對照組(C=0.67、a=1.92)比與高氮水平組(C=0.69、a=1.93)相差不大。土壤總呼吸、土壤微生物呼吸和根系呼吸，中氮水平處理的波動均為最強烈，且三者相比根系呼吸的波動最強烈。各水平組根系呼吸占土壤總呼吸比例的平均值分別為34.77%、26.68%、30.24%、28.39%，由于為幼齡林，根系正處于生長階段，地下根系量較少，故土壤根系呼吸的比例較小。

對照組、低氮水平組、中氮水平組和高氮水平組的根系呼吸的年平均值分別為1.09、0.77、0.86、0.75 μmol m-2s-1。各組根系呼吸的呼吸量分別為3.88、2.75、2.99、2.72 t C hm-2a-1，相當于每年排放的CO2的量分別為14.22、10.08、10.96、9.97 t/hm2。低氮、中氮和高氮水平每年排放的CO2量分別減少了4.14、3.25、4.24 t/hm2，減少幅度分別為30.31%、23.81%、31.07%，減少幅度明顯高于土壤呼吸與土壤微生物呼吸。與土壤呼吸和土壤微生物呼吸相同，各水平的氮添加降低了根系呼吸速率，模擬氮沉降對根系呼吸有明顯的抑制作用。

方差分析表明，氮添加處理對根呼吸產生了顯著的影響(P=0.041)。低氮水平處理、高氮水平處理與對照之間的差異達到顯著水平(P=0.010、0.017)，中氮水平處理與對照之間差異不顯著(P=0.081)。對每個月進行單因素方差分析，結果表明只有8月份各組之間差異顯著，其他各月份各組之間的差異均不顯著。

4 討論與結論

4.1 討論

氮沉降對森林土壤碳排放的影響主要表現為抑制、促進和不顯著三種效果。在本研究中，模擬氮沉降加強了土壤呼吸的晝夜變化，抑制了灘地楊樹人工林土壤呼吸作用。與許多研究結果一致[37- 41]。但也有研究表明氮沉降對土壤呼吸作用有促進作用[42- 44]。涂利華等[9]對華西雨屏區(qū)苦竹林的研究表明，氮沉降使細根生物量和代謝強度增加，并通過增加微生物活性促進了土壤碳的排放，莫江明等[24]發(fā)現模擬氮沉降增加了鼎湖山苗圃和主要森林土壤CO2的排放。而李仁洪等[23]發(fā)現氮沉降抑制了華西雨屏區(qū)慈竹林土壤呼吸。胡正華等[45]的研究表明氮沉降顯著降低了北亞熱帶落葉闊葉林的土壤呼吸。賈淑霞等[19]發(fā)現，氮沉降對落葉松和水曲柳的土壤呼吸均表現為抑制，在生長季中土壤呼吸速率分別下降了30%和24%，張徐源等[46]研究發(fā)現氮沉降初期明顯抑制了樟樹人工林土壤呼吸，與本文研究結果一致。Franklin[47]對一塊連續(xù)施氮20a的針葉林樣地研究后，得出施氮樣地的土壤總呼吸量要比對照樣地低40%左右，并認為當土壤氮含量超過一定程度，例如達到飽和狀態(tài)后，過量的氮沉降就會對土壤呼吸產生抑制的作用，與Maier和Kress[48]的結論一致。

氮沉降通過改變土壤微生物活性和土壤或凋落物的C/N比，進而改變土壤碳排放速率。在氮素缺乏的森林中，氮沉降對土壤碳排放的影響不顯著，促進和抑制碳排放都有報道，在氮飽和的森林中，氮沉降多為減少土壤碳的排放。長江灘地屬于氮素豐富立地，特別是每年的水淹等于是給楊樹人工林一次施肥，因此，氮沉降引起土壤呼吸減弱的原因可能是，首先是減少了根生物量，抑制了植物根系的活性，從而抑制了根呼吸，使得土壤呼吸速率降低；其次是氮沉降增加了土壤氨態(tài)氮及硝態(tài)氮含量，抑制了與有機質分解有關的酶的數量及活性，從而使得土壤CO2排放減少；第三是氮沉降加速灘地土壤酸化，導致土壤pH值降低，抑制植物根系生長，從而影響土壤呼吸；第四是氮沉降能降低外生菌根真菌的物種豐富度和數量，改變其群落組成，降低微生物多樣性指數，從而降低凋落物的分解速率，限制了土壤呼吸。

楊樹林人工林生態(tài)系統對氮沉降的響應研究只是在研究其響應特征，但對于土壤呼吸對氮添加的響應的調控機制理解得還遠遠不夠。添加氮能促進凋落物和土壤有機質中纖維素或其他更容易分解的化合物的分解，而會抑制木質素和其他更難分解的化合物的分解。這使得氮添加對土壤呼吸的影響會隨著地點、土壤類型和植被蓋度的不同而不同。根系生物量的變化、凋落物的分解和土壤有機質的變化都受到氮沉降的影響，同時也是影響土壤呼吸的重要因素。土壤呼吸是一個復雜的生物學過程，其對氮沉降的響應包含了很多的化學和生物學過程，土壤呼吸的各組分的底物供應和所需的土壤環(huán)境條件也不相同，因此應通過土壤理化性質和植物的特性指標的監(jiān)測來探討土壤呼吸各組分對氮沉降響應的調控機制。

4.2 結論

(1) 土壤呼吸及其各組分均具有明顯的季節(jié)變化，由于試驗地發(fā)生淹水現象而呈現雙峰曲線特征。楊樹人工林年平均土壤呼吸速率為3.21 μmol m-2s-1，土壤呼吸量為11.47 tC hm-2a-1，相當于每年排放出CO2的量為42.06 t/hm2。土壤微生物呼吸占土壤總呼吸的比例平均為65.23%，根系呼吸所占比例為34.77%。

(2) 模擬氮沉降加強了土壤呼吸的晝夜變化，抑制了灘地楊樹人工林土壤呼吸作用。相對于非生長季節(jié)，生長季節(jié)氮處理對土壤呼吸的影響更為顯著。氮處理效應對土壤總呼吸和根系呼吸有顯著影響，土壤微生物呼吸的影響不顯著。有關氮沉降對土壤呼吸的影響作用和調控機理仍需進一步研究。

致謝：感謝湖南省林科院在野外觀測工作中給予的支持，感謝中國林科院林業(yè)所申貴倉在野外觀測和數據處理中給予的幫助。

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Effects of simulated nitrogen deposition on the each component of soil respiration in thePopulusL. plantations in a riparian zone of the mid-lower Yangtze River

WU Di1,4, ZHANG Rui3, GAO Shenghua2, FU Xiao3, DENG Hongbing3, SHAO Guofan1, ZHANG Xudong2,*

1InstituteofUrbanEnvironment,ChineseAcademyofSciences,Xiamen361021,China2ResearchInstituteofForestry,ChineseAcademyofForestry,Beijing100091,China3StateKeyofUrbanandRegionalEcology,ResearchCenterforEco-EnvironmentalSciences,ChineseAcademyofSciences,Beijing100085,China4UniversityofChineseAcademyofSciences,Beijing100049,China

Continuous increasing production and deposition of nitrogen will have a significant impact on carbon cycling of ecosystems. Soil respiration is the important component of carbon cycling in terrestrial ecosystems, the only way to release carbon into atmosphere from soil carbon, and an important source of atmospheric CO2. Study on the response of soil respiration to nitrogen deposition is significant for understanding the role of soil respiration in the mitigation of climate change. By using the experimental method of positioning the simulated nitrogen deposition, this research was focused mainly on the variations in soil respiration, and the short-term response of each component of soil respiration to different levels of nitrogen deposition, and revealed the relationship between carbon and nitrogen cycling ofPopulusL. plantations in a riparian zone of Yangtze River. We found that: (1) Soil respiration and its components had significant seasonal variations, presenting bimodal curves because of seasonal flooding. Soil respiration rate showed a downward trend because of rising of groundwater level in June and July, reached the maximum in August and the minimum in December and January. (2) The average of annual total soil respiration of control, low-nitrogen, medium-nitrogen and high-nitrogen treatments in the poplar plantations were 3.21, 2.82, 2.82 μmol m-2s-1and 2.72 μmol m-2s-1of CO2, respectively, equivalent to 42.06, 37.06, 36.21 t/hm2and 35.69 t/hm2of = CO2released annually. The annual amounts of CO2released from low-nitrogen, medium-nitrogen and high-nitrogen treatments were reduced by 12.35%, 14.45% and 15.73%, respectively. Nitrogen deposition significantly restrained the function of total soil respiration. (3) The average of annual soil microbial respirations of control, low-nitrogen, medium-nitrogen and high-nitrogen treatments in the poplar plantations were 2.12, 2.05, 1.96 μmol m-2s-1and 1.99 μmol m-2s-1, respectively, equivalent to 27.85, 26.98, 25.24 t/hm2and 25.95 t/hm2of CO2released per annual. The annual amount of CO2released from low-nitrogen, medium-nitrogen and high-nitrogen treatments were reduced by 3.23%, 9.70% and 7.07%, respectively. The magnitude of the decreases was significantly lower than that for the total soil respiration. Nitrogen deposition restrained the function of soil microbial respiration, and this action is not significant. (4) The average of annual root respirations of control, low-nitrogen, medium-nitrogen and high-nitrogen treatments in the poplar plantations were 1.09, 0.77, 0.86 μmol m-2s-1and 0.75 μmol m-2s-1, respectively, equivalent to 14.22, 10.08, 10.96 t/hm2and 9.97 t hm-2of CO2released annually. The annual amount of CO2released from low-nitrogen, medium-nitrogen and high-nitrogen treatments were reduced by 30.31%, 23.81% and 31.07%, respectively. Such levels of decreases were significantly higher than those for the total soil respiration and the soil microbial respiration. Nitrogen deposition significantly restrained the root respiration.

soil respiration; nitrogen deposition;Populusplantation; riparian zone; the mid-lower Yangtze River

國家“十二五”農村領域科技計劃子課題(2011BAD38B0405)

2013- 11- 28;

日期:2014- 07- 07

10.5846/stxb201311282836

*通訊作者Corresponding author.E-mail: zhxd@caf.ac.cn

吳迪, 張蕊, 高升華, 付曉, 鄧紅兵, 邵國凡, 張旭東.模擬氮沉降對長江中下游灘地楊樹林土壤呼吸各組分的影響.生態(tài)學報,2015,35(3):717- 724.

Wu D, Zhang R, Gao S H, Fu X, Deng H B, Shao G F, Zhang X D.Effects of simulated nitrogen deposition on the each component of soil respiration in thePopulusL. plantations in a riparian zone of the mid-lower Yangtze River.Acta Ecologica Sinica,2015,35(3):717- 724.