【摘 要】
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细根凋落物是森林生态系统主要的养分来源。当细根凋落物的养分释放到土壤环境后,氮素的去向和分配将直接关系到森林生态系统氮素的分布和循环。以往关于细根分解过程中氮素释放的研究更多关注于细根的净氮释放,而净氮释放是总氮释放与总氮固持综合作用的结果,它并不能反映细根凋落物氮素释放的真实情况。已有的凋落物分解实验表明,氮素添加后凋落物中的氮素会出现增多、减少和不变的结果,这便是氮素释放和氮素固持的作用。目前
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细根凋落物是森林生态系统主要的养分来源。当细根凋落物的养分释放到土壤环境后,氮素的去向和分配将直接关系到森林生态系统氮素的分布和循环。以往关于细根分解过程中氮素释放的研究更多关注于细根的净氮释放,而净氮释放是总氮释放与总氮固持综合作用的结果,它并不能反映细根凋落物氮素释放的真实情况。已有的凋落物分解实验表明,氮素添加后凋落物中的氮素会出现增多、减少和不变的结果,这便是氮素释放和氮素固持的作用。目前关于氮添加对细根凋落物总氮释放和总氮固持的影响以及调控机制还不明确。细根分解过程中氮素释放的影响因素包括细根质量、环境和微生物等,养分释放到土壤环境后,氮素的去向和分配的研究很少,然而这对于生态系统的养分循环具有重要的生态意义。本研究以长白山保护区阔叶红松林为研究样地,以15N标记的长白山阔叶红松细根凋落物为研究对象,在原位氮添加(0kg N˙ha-1˙yr-1;50 kg N˙ha-1˙yr-1)处理下以凋落物分解袋的形式进行为期3.25年的细根分解实验,旨在解决如下问题:（1）细根分解过程的质量损失特征及对氮添加的响应;（2）氮添加对细根分解过程的总氮释放和总氮固持的作用以及其影响因素;（3）细根分解后氮素在土壤中的去向及分配特征。获得的主要研究结果如下:（1）细根在3.25年的分解过程中,质量损失较慢即-分解损失部分不足50%,并且氮素添加并没有显著加快细根分解。这暗示着淋溶物质损失后,分解后期较高的木质素含量延缓了分解的进程。细根分解过程中氮素固持主要发生在分解前期（0-0.5年）,这与分解初期微生物碳素缺乏,快速定殖到细根上有关。整个分解期间,总碳释放和总氮释放比率不是1:1关系,总氮释放比率是总碳释放比率的2倍多。我们推测这是微生物摄取了氮素较多的物质。（2）细根分解过程,总氮释放和细根凋落物的氮素含量、碳氮比值有关。研究表明,纤维素在细根分解后期可能为主要能量来源。初始凋落物的化学性质（即初始质量）是分解的关键影响因素,在整个细根分解期间木质素和半纤维素都是显著增加,这可能是造成分解速率和氮素释放减慢的原因。（3）细根分解过程的氮素固持主要发生在分解前期（0-0.5年）。氮素释放和固持过程有不同的偏好金属元素,通过调控微生物的酶活性,进而影响细根的氮素平衡。凋落物中的难分解物质和金属元素锰（Mn）、钙（Ca）、镁（Mn）可以作为凋落物分解速率的预测指标。细根分解前期,P、Mg与总氮固持速率呈负相关。（4）细根凋落物分解过程中总氮释放和总氮固持的影响因子,结合主成分分析表和多元回归模型,在第一主成分中相对解释度较高的是细根的C/N、土壤湿度、土壤总氮以及不包含Mn、Ca的金属元素浓度。在第二主成分中细根质量、木质素、纤维素以及土壤中的硝态氮浓度相对解释度较高。（5）分解期间,氮素主要储存在细根凋落物中,进入土壤环境中的15N主要以有机态形式存在。氮素添加并未影响总的15N回收率,且细根所标记的15N回收率在2.25年达到稳定。细根所标记15N在土壤中的去向,以有机氮形式居多,其次为硝态氮、铵态氮。实验结果表明,氮素添加对细根分解氮素去向没有显著影响。
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