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人类活动加剧了全球范围内的氮沉降,氮沉降会影响森林生态系统的健康。中国已成为世界第三大氮沉降地区,随着工业以及农业的发展氮沉降还在继续增加。目前,在热带和亚热带开展氮沉降对森林植物影响的研究较少,尤其是氮沉降直接影响森林植物氮元素代谢的过程较少。因此,在中国亚热带开展常绿阔叶林优势植物氮代谢的影响研究具有重要意义。 迄今为止,全球范围内模拟氮沉降研究平台多以林下施氮方式为主,这种方式排除了氮在森林冠层交换和吸收的过程,掩盖了氮沉降影响森林生态系统过程的部分真实规律。本实验依托广东石门台国家级自然保护区林冠模拟氮沉实验平台,以小乔木/灌木粗叶木(Lasianthus chinensis)、柏拉木(Blastus cochinchinensis)、罗伞(Ardisia quinquegona)和大乔木锥栗(Castanea henryi)、荷木(Schima superba)、鸭脚木(Schefflera octophflla)六种优势植物为研究对象,测定其叶片氮元素代谢相关生理指标和酶活性,根据林冠(CT0kg N ha-1yr-1,CN25kg N ha-1yr-1,CN50kg N ha-1yr-1三个浓度梯度)和林下(CT0kgN ha-1yr-1,UN25kg N ha-1yr-1,UN50kg N ha-1yr-1三个浓度梯度)两种施氮方式模拟氮沉降探讨氮沉降对常绿阔叶林优势植物氮元素代谢的干扰效应。结果如下: 1.不同树种对模拟氮沉降的生理响应不尽相同,其氮代谢过程和氮同化酶活性在不同的施氮方式和浓度下表现出巨大的种间差异,如Rubisco酶活性在不同处理下呈现出不同的升高或降低趋势。大乔木锥栗比小乔木罗伞及粗叶木抵抗氮添加处理的干扰能力更强,氮沉降对小乔木的影响要大于大乔木。因而,从氮代谢相关指标来看,小乔木/灌木比大乔木对氮沉降的响应更敏感。 2.氮沉降主要通过影响植物体内含氮化合物的积累量大小和氮代谢酶活性的高低,进而影响常绿阔叶林优势植物的生长及发育。 3.林下施氮大于林冠施氮对植物氮代谢的影响。林下施氮通过加快森林土壤中吸收过量的外源氮素,而林冠施氮可能引起植物从叶片中吸收过量的外源氮素,导致植物氮代谢的异常,进而影响森林植物的生长。如林下施氮显著影响柏拉木、罗伞和荷木的叶片氨基酸含量,而林冠喷氮却没有引起这种变化。 4.CN50和UN50处理对植物氮代谢进程的影响大于CN25和UN25氮添加处理。总体上看,在CN50和UN50处理下,6种植物的氮代谢相关指标大多显著升高或降低,而在CN25和UN25处理下则较少出现显著性变化。这说明亚热带常绿阔叶林优势种类具有一定的抵抗氮沉降能力,但超出一定的范围则会影响种类的生长甚至引起种类组成的变化。 上述结果表明,氮沉降会影响常绿阔叶林优势植物叶片的氮代谢机理和氮代谢过程,导致植物的生长发生变化。不同类型植物对氮沉降有不同的响应和忍耐范围,氮沉降会对其森林群落结构产生潜在的影响。