模拟氮沉降对毛竹林土壤氧化亚氮和二氧化碳排放的影响开题报告

1. 研究目的与意义

随着人类社会的发展，大气中CO₂和N₂O等温室气体的浓度不断升高，其造成的温室效应正严重的影响着地球的生态环境，为了确保人类生存环境的可持续发展，提出有效的温室效应减缓措施已成重中之重。

森林生态系统作为陆地生态系统的主体，在全球碳氮循环中起着至关重要的作用，森林土壤是CO₂和N₂O等主要温室气体的源、汇地之一，因此研究森林生态系统对全球气候变化的影响是十分必要的，经研究表明，对大多数温带森林生态系统，氮的可利用性是森林生产力的主要限制因子，而大气氮沉降将影响森林土壤的氮素供应和积累，因此本论文将以福建戴云山毛竹林土壤为研究对象，通过模拟氮沉降实验来研究氮沉降对毛竹林土壤N₂O和CO₂排放的影响，对于了解全球变暖机制以及制定相应的减缓措施将具有重要的意义与影响。

2. 国内外研究现状分析

2.1 大气氮沉降的研究：

大气氮沉降是指各种化合物通过湿沉降和干沉降的形式从大气中移出并降落到地表的过程。从20世纪80年代开始，一些科学家开始对氮沉降增加对生态系统产生的影响展开了研究，这些研究主要集中于欧洲与北美。欧共委员会与20世纪80年代末资助氮饱和实验研究影响系统氮饱和各种因素和过程，资助欧洲森林生态系统实验操作研究其对森林生态系统的影响。1988年美国在马塞诸塞中部的harvard实验林中实施氮长期改善计划，至今长达二十多年，监测网络覆盖美国全国，取得一系列研究成果。有研究表明，不断增强的氮沉降会改变碳和氮转化的模式，从而影响温室气体的排放^[1]。在未受污染的森林中，溶解的有机氮往往是氮的主要损失，而溶解的无机氮的相对损失量随着大气负荷的增加而增加^[2]。

我国对氮沉降影响的研究起步较晚，早期只有肖辉林、万洪福等人介绍了欧美地区的氮沉降研究。莫江明、方运霆等人在广东鼎湖山人工模拟氮沉降，研究其对南亚亚热带森林生态系统的影响机理^[3]。樊后保等人带领的研究组也于2003年开展了模拟氮沉降对亚热带森林生态系统的研究^[4]。

3. 研究的基本内容与计划

3.1 实验内容

以浙江戴云山的植被毛竹林土壤为研究对象，通过野外原始控制实验，定量阐述与比较分析不同氮输入水平与输入类型对毛竹林土壤N₂O和CO₂排放的影响。

（1）不同水平，形态的氮素输入对毛竹林土壤CO₂和N₂O排放的影响：

包括自然状态下和施氮样地中土壤CO₂和N₂O的排放量对施氮的响应以及氮沉降背景下CO₂和N₂O排放量与水、热环境因子之间关系的分析。

（2）氮素输入对土壤有机碳、氮库的影响

包括不同施氮水平和施氮形态对森林有机碳、活性碳组分、全氮以及无机氮含量的影响。

（3）不同氮处理下碳氮含量与土壤CO₂和N₂O排放关系研究

通过研究土壤碳、氮含量与CO₂和N₂O排放量之间的关系，初步分析氮沉降对CO₂和N₂O排放的影响机理。

3.2 试验计划

4. 研究创新点

福建戴云山是我国典型的温带森林分布区，大气网络监测表示，该地区氮沉降量已经超过欧洲许多国家的氮沉降量。氮沉降的增加促进土壤氮素的矿化作用，从而进一步增加土壤的有效氮含量，这将引起温室气体排放量增加，全球变暖，冰川消融海平面上升等环境问题。然而，关于戴云山毛竹林土壤CO₂和N₂O排放的研究至今未见报道。因此，本实验将针对戴云山毛竹林，通过模拟氮沉降实验来研究氮沉降对毛竹林土壤N₂O和CO₂排放的影响。