【摘 要】
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人类活动与气候变化对全球生态系统氮循环特征演变有深远影响。近年来,越来越多的研究关注不同类型的生态系统氮循环特征。森林生态系统各组分的稳定氮同位素比率（δ15N）的测定可以为植物内外氮循环发生机制提供解释,从而加深我们对于生态系统尺度上氮循环的认识。树轮δ15N指示的氮循环变化与气候和环境条件密切相关,其特征反映了长时间尺度森林生态系统氮循环的动态变化,弥补了站点监测资料的不足缺陷。测定森林生态系
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人类活动与气候变化对全球生态系统氮循环特征演变有深远影响。近年来,越来越多的研究关注不同类型的生态系统氮循环特征。森林生态系统各组分的稳定氮同位素比率（δ15N）的测定可以为植物内外氮循环发生机制提供解释,从而加深我们对于生态系统尺度上氮循环的认识。树轮δ15N指示的氮循环变化与气候和环境条件密切相关,其特征反映了长时间尺度森林生态系统氮循环的动态变化,弥补了站点监测资料的不足缺陷。测定森林生态系统树轮δ15N可以为认知区域氮循环特征、量化氮转化过程以及探索发生机制提供长时间尺度信息,加深我们对于长时间尺度森林氮循环的认识和森林管理能力。黑河是我国第二大内陆河,流域内不同河段生态植被环境特征差异明显,作为干旱区半干旱区的生态敏感区,黑河流域成为树轮气候学、树轮水文学的热点研究区域。然而,却鲜有人关注到绿洲农业施肥排放对流域氮循环特征以及树木生长的影响。本研究采集了黑河流域山区森林寺大隆（SDLA）和大野口（DYK）的青海云杉以及狼心山（LXS）河岸林胡杨的树木年轮样品,获取了黑河树木年轮的径向生长变化序列;对比探究不同树轮稳定氮同位素样品前处理流程;测定长时间尺度的树轮δ15N与氮含量（N%）,了解其指示的氮循环变化特征;深入评估了黑河流域人类活动氮排放特征及对河岸林胡杨生长动态变化的多重调控因子。本研究填充了黑河流域氮同位素数据分辨率低的空白,为深入理解黑河流域长时间尺度人为农业活动氮沉降提供新思路。研究发现:（1）黑河流域山区两个采样点青海云杉多年的生长特征表现出良好的一致性,标准年表均包含较多的气候信息,年表宽度指数与断面积指数（BAI）在1830-1930年间也均呈现显著下降趋势,而在近几十年均表现出上升趋势,表明在近几十年青海云杉呈现加速生长的态势。而胡杨在1900-2012年的100多年里,年轮指数与BAI变化较小,生长特征波动变化较小,受到气候环境的影响较小。（2）对青海云杉两个连续时段（1975-1978年、1986-1990年）的年轮样品进行三种不同前处理（化学处理、热水处理、原木）,测定树轮δ15N结果表明:三种处理方式的年轮δ15N在经过无量纲化校正后,连续变化趋势一致,化学前处理后所保留的环境氮信号较少,原木样品保留的信号较多。因此,化学前处理的方法可能更适合于生长于高氮输入环境的树种。对于不明确树种木材化学特性与化学处理是否可以去除生理驱动模式的样品,应采用原木样品来进行树轮δ15N测定与研究,保留更完整的环境氮循环信号。（3）黑河山区青海云杉树轮δ15N呈现显著的持续下降趋势（-44.7%/10a,p＜0.001;-28.9%/10a,p＜0.001）,表征黑河山区森林生态系统氮循环较为封闭;河岸胡杨树轮δ15N呈现显著的上升趋势（2.4%/10a,p＜0.05）,表明下游河岸林胡杨树木生长长时间受到中游农业排放影响,河岸林氮循环较为开放。但是,无论是青海云杉还是胡杨,除靠近树皮的3-5年表现出较出剧烈的树木生理活力影响外,其余年份树轮N%均不随时间变化出现明显波动。值得注意的是,树轮N%与δ15N在三个采样点都呈现显著的负相关（r=-0.952、-0.852、-0.766,p＜0.001）。（4）氮沉降对黑河山区青海云杉的调控作用不显著;对于河岸林胡杨,河流所携带的氮素是调控树木生长的主要因素。分别以δ18O、δ15N、iWUE作为气候因子、含氮物质、含碳物质的代用指标,结合黑河流域的年径流量,深入探究其对河岸林树木生长的影响发现:以1978年为分界点分段理解影响河岸林胡杨动态生长的多重调控因子,发现在1978年之前胡杨生长主要受到氮素调控,而1978年之后在CO2肥化效应的影响下胡杨的生长受到碳-氮的共同调控。
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