《表3 中国森林生态系统氮储量分配与环境因素之间的关系》

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《中国森林生态系统氮储量分配特征及其影响因素》


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同时,本研究发现气候是调控森林氮储量空间格局的主要因素,土壤质地是调控森林氮储量分配(VegN:SN)格局的主要因素.对于植被,气候是其氮库分布格局的主要影响因素(p<0.001,图4).主要原因包括两方面:一方面是因为气候影响植物的生产力,通常情况下,水热条件越好,特别是水分供应充足的区域,植物生产力越高,生物量越大(Beer等,2010),另一方面是因为气候影响植物各器官的氮含量,由于氮不仅是植物体的重要组成元素,同时也参与植物光合、呼吸等重要的生命代谢活动(Reich和Oleksyn,2004),植物会采取调整体内各器官氮含量的策略来适应外界环境的变化,维持自身代谢稳定,例如在一些寒冷区域,植物会通过提高叶、枝、干和根器官氮含量来适应寒冷的环境(Zhao等,2019),这一定程度解释了植被氮储量的空间分布格局,即北方寒温带湿润地区(I)和中温带湿润和亚湿润地区(II)与南方的热带湿润地区(IX)都具有较高的生物量,但I区和II区的植被氮储量却显著高于IX区的植被氮储量.本研究中RDA分析结果显示气候是影响植被氮储量分配(AGBN:BGBN)格局的主要因素,随着温度和降水的增加,植被地上和地下部分氮储量的分配比例呈显著降低的变化趋势(p<0.001;表3),这从生态系统尺度反映了植物为适应外界环境所采用不同的生存适应策略.此外,气候也是影响土壤氮储量空间分布格局的主要因素.本研究发现随着MAT(或MAP)的增加,土壤氮储量呈现显著的下降趋势(p<0.001,图4),气候对土壤氮储量的负作用是温度和水分有效性对植被生产力、凋落物产量、土壤有机质分解和土壤淋溶等综合影响的具体体现.Yang等(2007a)研究土壤氮储量时也发现气候是土壤氮库空间分布格局的主要影响因子,因为它影响了土壤氮库的输入和分解平衡.在水热充足的环境下,森林生态系统具有较高的生产力,对应地凋落物产量也较高,增加了土壤氮的输入量,表现为正面影响(Knapp和Smith,2001);然而,适宜的外界环境也提高了土壤微生物的活性,加快了土壤有机质的分解(Conant等,2011).此外,降水强度的增加,土壤淋溶作用也越强,土壤氮流失更为严重,表现为负面影响,且后者的作用更强.因此,土壤氮储量的空间分布格局表现为土壤氮库随着纬度的增加而增加,南方热带湿润地区(IX)的土壤氮储量显著低于北方中温带湿润和亚湿润地区(II).这一研究结果也启示我们在气候变化背景下应加强森林氮管理(苑全治等,2017),特别是南方亚热带和热带湿润地区应加强植被的保护,通过增加植被覆盖率来保护土壤氮库,减少地表径流导致的土壤氮流失.