我国北方灌丛土壤瘠薄,近几十年来的氮沉降显著提高了北方灌丛土壤的可利用氮水平。灌木生长是灌丛碳吸存的重要组成部分,凋落物在土壤和植物间充当着至关重要的纽带作用,是陆地生态系统养分与能量循环的关键,灌丛生长和凋落物生产受氮添加的影响很大。然而,大气氮沉降对灌丛碳吸存和凋落物生产的影响人们知之甚少。该研究以荆条(Vitex negundo var.heterophylla)和绣线菊(Spiraea salicifolia)灌丛为例,通过0(N0)、20(N1)、50(N2)、100(N3)kg N·hm^(–2)·a^(–1)施氮实验,研究了短期(2012^(–2)013年)氮添加对东灵山地区典型灌丛生长及凋落物生成的影响。研究结果显示:在4种氮添加处理中,荆条灌丛灌木基径年增长率分别为1.69%、2.78%、2.51%和1.80%,相应处理中,绣线菊灌丛灌木基径年增长率分别为1.38%、1.37%、1.59%和2.05%;与之对应的株高年增长率分别为8.36%、8.48%、9.49%和9.83%(荆条灌丛)和2.12%、2.86、2.36%、2.52%(绣线菊灌丛)。虽然处理之间的差异没有达到显著性水平,但N沉降在一定程度上促进了灌木的生长。不同处理间,荆条地上生物量增加了0.19、0.23、0.14、0.15 t C·hm^(–2)·a^(–1),绣线菊灌丛地上生物量增加了0.027、0.025、0.032、0.041 t C·hm^(–2)·a^(–1)。在自然条件下,荆条和绣线菊灌丛2013年凋落物的年产量分别为135.7和129.6 g·m^(–2)。短期氮沉降对凋落物及组分的年产量有一定的促进作用,但处理之间的差异没有达到显著性水平。研究结果表明施肥时间短、土壤含水量低等因素导致土壤可利用氮的利用效率很低,从而使灌丛对施肥的响应比较缓慢。
土壤呼吸是陆地生态系统碳收支的重要组成部分。与森林相比,自然或半自然的灌丛主要分布在养分贫瘠的地区,通常认为它们对环境变化较为敏感。外源氮输入可能会显著影响灌丛的土壤呼吸。迄今为止,人们对大气氮沉降对灌丛土壤呼吸的影响知之甚少。该文通过氮添加试验,研究了北京东灵山荆条(Vitex negundo var.heterophylla)和绣线菊(Spiraea salicifolia)灌丛土壤呼吸及其对不同氮添加水平(对照(0)、低氮(20 kg N·hm^(–2)·a^(–1))、中氮(50 kg N·hm^(–2)·a^(–1))和高氮(100 kg N·hm^(–2)·a^(–1)))的响应。结果表明:自然条件下,荆条和绣线菊灌丛的土壤总呼吸年通量为5.91和4.23 t C·hm^(–2)·a^(–1),异养呼吸通量为5.76和3.53 t C·hm^(–2)·a^(–1),荆条和绣线菊灌丛的总呼吸和异养呼吸均与土壤温度呈显著的指数关系。荆条和绣线菊灌丛土壤总呼吸温度敏感性系数(Q_(10))的变化范围分别为1.44–1.58和1.43–1.98,异养呼吸Q10的变化范围分别为1.38–2.11和1.49–1.88。短期氮添加抑制了荆条灌丛的自养呼吸,而对土壤总呼吸和异养呼吸影响不明显;氮添加促进了绣线菊灌丛的异养呼吸,而对土壤总呼吸和自养呼吸均无显著影响;氮添加对两种灌丛土壤呼吸年通量及土壤总呼吸Q10均无显著影响。
