西南喀斯特山地森林土壤甲烷与氧化亚氮通量对氮沉降的响应

Forest soil is an important sink for atmospheric methane and a source for atmospheric nitrous oxide. The knowledge of responses of methane and nitrous oxide fluxes from forest soil to atmospheric nitrogen deposition is hence crucial for predicting climate change. Although numerous studies have been carried out to investigate the responses of methane and nitrous oxide fluxes from forest soil to atmospheric nitrogen deposition, little is known in the karst forest in terms of the responses of methane and nitrous oxide fluxes to atmospheric nitrogen deposition. In the current study, a manipulation experiment will be established in a karst forest, southwest China to explore the impacts of atmospheric nitrogen deposition on forest functions and processes, including methane and nitrous oxide fluxes. Based on the control site, we will reveal the levels and seasonal patterns of methane and nitrous oxide fluxes, and determine their biotic and abiotic controls. We will then unravel the responses of methane and nitrous oxide fluxes to nitrogen deposition and their temporal patterns. The biotic and abiotic controls will then be discussed. In addition, the pathways responsible for nitrous oxide emissions will be detected based on the measurements of gross nitrogen transformations. The results of the current project will provided data for assessing the responses of methane and nitrous oxide fluxes from forest soil to atmospheric nitrogen deposition, and are helpful for understanding the carbon and nitrogen cycles and their responses to nitrogen deposition in karst forest.

森林土壤是大气甲烷的重要汇及氧化亚氮的重要源，因此，评估森林土壤甲烷与氧化亚氮通量对大气氮沉降的响应对预测未来气候变化具有重要意义。但是目前有关喀斯特森林土壤甲烷与氧化亚氮通量对氮沉降响应的研究非常欠缺。本项目基于西南喀斯特山地森林建立的模拟氮沉降平台，首先揭示对照样地甲烷与氧化亚氮通量及季节变化特征，并结合土壤生物与非生物因子，分析喀斯特森林土壤甲烷与氧化亚氮通量的主控因素；然后在此基础上，通过对照与处理之间对比，阐明喀斯特森林土壤甲烷与氧化亚氮通量对氮沉降响应及其随时间变化特征；随后结合土壤生物与非生物因子，分析甲烷与氧化亚氮通量对氮沉降响应的环境控制机理；最后结合土壤氮总转化速率，探讨氮沉降增加条件下土壤氧化亚氮通量变化的土壤氮转化过程。结果将为全球森林土壤甲烷与氧化亚氮通量及其对氮沉降响应评估提供基础数据，为深入理解喀斯特生态系统碳氮循环及其对氮沉降响应提供理论基础。

通量对大气氮沉降的响应对预测未来气候变化具有重要意义。但是目前有关喀斯特森林土壤甲烷与氧化亚氮通量对氮沉降响应的研究非常欠缺。本项目基于西南喀斯特山地森林建立的模拟氮沉降平台，首先揭示对照样地甲烷与氧化亚氮通量及季节变化特征，并结合土壤生物与非生物因子，分析喀斯特森林土壤甲烷与氧化亚氮通量的主控因素；然后在此基础上，通过对照与处理之间对比，阐明喀斯特森林土壤甲烷与氧化亚氮通量对氮沉降响应及其随时间变化特征；随后结合土壤生物与非生物因子，分析甲烷与氧化亚氮通量对氮沉降响应的环境控制机理；最后结合土壤氮总转化速率，探讨氮沉降增加条件下土壤氧化亚氮通量变化的土壤氮转化过程。结果表明：（1）氮添加均显著增加了不同地形部位CH4吸收，对于洼地的促进主要是通过降低产甲烷速率，而在坡地主要是通过促进甲烷氧化速率。（2）氮添加持续增加了洼地N2O的排放，但仅在坡地的早期阶段刺激了N2O的排放。此外，中量氮添加对土壤N2O的排放的刺激在洼地中比在坡地上更明显，这主要是由于山谷中较低的氮状态。结果将为全球森林土壤甲烷与氧化亚氮通量及其对氮沉降响应评估提供基础数据，为深入理解喀斯特生态系统碳氮循环及其对氮沉降响应提供理论基础。