东北温带针阔混交林主要树种凋落物分解对模拟氮沉降的响应

摘要

【目的】探讨氮沉降对东北温带森林碳平衡及养分循环的影响，旨在揭示氮添加对该区域针阔混交林主要树种及其混合凋落物分解过程的作用规律。【方法】以吉林省舒兰市人工针阔混交林为研究对象，自2021年起设置氮添加试验，包括对照(0 kg/（hm²·a）)、低氮(50 kg/（hm²·a）)和高氮(100 kg/（hm²·a）)3个氮添加梯度。2023年8月开展凋落物分解袋试验，选取红松、色木槭、紫椴、水曲柳及上述4个树种的混合凋落物进行模拟原位分解，分别在30、60和300 d时回收分解袋，并测定凋落物干物质残留量及其碳、氮含量。【结果】分解300 d后，不同树种凋落物分解速率由高到低依次为水曲柳、紫椴、混合、色木槭和红松。氮添加的效应因树种与分解阶段而异：在分解初期（30 d），氮添加促进了红松凋落物分解，但抑制了紫椴和水曲柳凋落物的分解；至60 d时，氮添加仅抑制了紫椴凋落物分解；至300 d时，仅在低氮处理下观察到紫椴凋落物分解受到抑制。分解300 d后，除混合凋落物外，氮添加对单一物种凋落物的碳残留率均无显著影响，但促进了紫椴、水曲柳和混合凋落物的氮释放。此外，除水曲柳外，红松、色木槭、紫椴和混合凋落物的碳氮比均受到氮添加的显著影响。研究还发现，凋落物质量残留率与凋落物碳氮比呈显著正相关，证实凋落物的碳氮比是影响凋落物分解的重要因素之一。混合凋落物对分解速率的影响均表现为非加和性效应：在对照和高氮条件下呈现拮抗效应（分解减慢），而在低氮条件下则表现为协同效应（分解加快）。【结论】东北温带针阔混交林主要树种的凋落物分解速率及其对氮添加的响应存在显著的种间差异，其中紫椴和水曲柳凋落物的分解更易受到抑制。然而，在低氮条件下，混合凋落物能够缓解氮添加对单一物种凋落物分解的抑制作用。在未来氮沉降情景下，森林树种组成及其混合方式将通过调控凋落物分解，进一步影响该区域森林生态系统的碳氮养分循环。

关键词

氮沉降 / 氮添加 / 针阔混交林 / 凋落物分解 / 养分残留率 / 混合凋落物 / 非加和性效应