『Abstract
The deposition of nitrogen(N) is high in subtropical forest in
South China and it is expected to increase further in the coming
decades. To assess effects of increasing deposition on N cycling,
we investigated the current N status of two selected 40−45-year-old
masson pine-dominated Chinese subtropical forest stands at Tieshanping
(TSP, near Chongqing City) and Caijiatang (CJT in Dhaoshan, Hunan
province), and explored the applicability of several indicators
for N status and leaching, suggested for temperate and boreal
forest ecosystems. Current atmospheric N deposition to the system
is from 25 to 49 kg ha-1 year-1. The concentration
of total N in the upper 15 cm of the soil is from as low as 0.05％
in the B2 horizon to as high as 0.53％ in
the O/A horizon. The concentration of organic carbon (C) varies
from 0.74 (B2) to 9.54％ (O/A). Pools of N
in the upper 15 cm of the soils range from 1460 to 2290 kg N ha-1,
where 25-55％ of the N pool is in the O/A horizon (upper 3 cm of
the soil). Due to a lack of a well-developed continuous O horizon
(forest floor), the C/N ratio of this layer cannot be used as
an indicator for the N status, as is commonly done in temperate
and boreal forests. The net N mineralization rate (mg N g-1
C year-1) in individual horizons correlates significantly
with the C/N ratio, which is from as high as 18.2 in the O/A horizon
to as low as 11.2 in the B2 horizon. The
N2O emission flux from soil is significantly
correlated with the KCl extractable NH4+-N in the O/A
horizon and with the net nitrification in the upper 15 cm of the
soil. However, the spatial and temporal variation of the N2O emission rate is high and rates are small and
often difficult to detect in the field. The soil flux density
of mineral N, defined as the sum of the throughfall N input rate
and the rate of in situ net N mineralization in the upper 15 cm
of the soil, i.e., the combination of deposition input and the
N status of the system, explains the NO3-1
leaching potential at 30 cm soil depth best. The seasonality of
stream water N concentration at TSP and CJT is climatic and hydrologically
controlled, with highest values commonly occurring in the wet
growing season and lowest in the dry dormant season. This is different
from temperate forest ecosystems, where N saturation is indicated
by elevated NO3-1 leaching in
stream water during summer.
Keywords: Atmospheric N deposition; China; Indicators; N status
and leaching; Subtropical forest ecosystem』
『要旨
南中国の亜熱帯林における窒素の沈殿は大きく、来る数十年にはさらに増加することが予想される。増加する沈殿の窒素循環への影響を評価するために、Tieshanping（TSP、重慶市近郊）とCaijiatang（湖南省、DhaoshanのCJT）にある二ヶ所の40〜45年生バビショウが優勢な中国亜熱帯林の現在の窒素の状態を研究し、温帯林および北方林の生態系に対して示された、窒素の状態と浸出についてのいくつかの指標の有効性を調べた。この系に対する現在の大気からの沈殿窒素は年間にヘクタール当り25〜49キログラムである。土壌の上部15センチメートルに含まれる全窒素濃度は、B2層では0.05％程度と低く、O/A層では0.53％のように高い。有機炭素の濃度は0.74％（B2層）から9.54％（O/A層）まで変動する。土壌の上部15センチメートルにある窒素の貯蔵量はヘクタール当り1460から2290キログラム窒素まで変動し、全体の25〜55％はO/A層（土壌の上部3センチメートル）にある。十分に発達した連続するO層（林床）がないため、温帯林および北方林において普通に使われている、この層のC/N比を窒素の状態の指標として用いることができない。個々の層における正味の窒素固相化速度（年間の炭素グラム当りのミリグラム）はC/N比と大きく相関しているが、それはO/A層の18.2という高い値からB2層の11.2という低い値までを示す。土壌からの一酸化二窒素の放出フラックスは、O/A層でのKCl抽出アンモニア態窒素および土壌の上部15センチメートルでの正味の窒素固定と大きく相関する。しかし、一酸化二窒素放出の時空間変動は大きく、速度は小さく、野外で検出するのはしばしば困難である。固相窒素の土壌フラックス密度は、林内雨（樹冠通過雨）窒素収入速度と土壌の上部15センチメートルでの原位置正味窒素固相化速度の和、すなわち系の大気からの沈殿による収入と窒素の状態の組合せ、として定義されるが、土壌の深さ30センチメートル硝酸イオンの浸出能力をもっともうまく説明する。TSPとCJTでの河川水窒素濃度の季節変動は気候的および水文学的にコントロールされており、雨季に通常は最高値を示し、乾季に最低値を示す。このことは温帯林生態系とは異なり、そこでは窒素の飽和は夏季に硝酸イオンが河川水中へ浸出されて高い値を示す。』
Introduction
Methods
Site descriptions
Monitoring program and chemical analysis
In situ N transformation rates
In situ N2O flux
Quality control and statistical analysis
Results and discussion
N concentration and N pool size in the soils
C/N ratio
Net N mineralization and nitrification
In situ soil N2O fluxes
Atmospheric input and leaching of N
Indicators for N status
Indicators for N leaching
Link between N status and leaching
Conclusion
Acknowledgments
References