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模拟氮沉降对亚热带森林演替代表树种光合生理和光谱反射的影响
摘要：
氮沉降是重要的全球环境问题，对森林生态系统功能影响显著。本研究以亚热带森林演替代表树种青冈为研究对象，探讨了模拟氮沉降对青冈光合生理和光谱反射的影响。结果表明，氮沉降可显著增加青冈叶片的光合速率、净合成速率和光合效率；同时，氮沉降也显著提高了青冈植株的可见光谱反射率。这些结果表明氮沉降对森林植物的生长和光合作用具有显著的促进作用，但也会对森林生态系统结构和功能带来不利影响。因此，我们需要更加重视氮沉降对森林生态系统的影响，采取相应的措施来保护生态系统健康。
关键词：氮沉降、亚热带森林、光合生理、光谱反射
1.引言
氮是植物生长和生命活动所必需的元素之一，然而，大规模人类活动导致氮的释放和沉降增加，形成了氮沉降现象。氮沉降对生态系统结构和功能的影响已成为重要的全球环境问题。有研究表明，氮沉降会显著影响森林植物的光合生理过程，进而对森林生态系统的生态功能带来影响。
亚热带森林作为自然生态系统中的重要组成部分，具有多种生态功能和服务，包括生产木材、保持大气水平稳定，维护土壤生态系统等等。本研究以亚热带森林演替代表树种青冈为研究对象，探讨氮沉降对森林植物的影响，有助于深入了解氮沉降对森林生态系统的影响机制，并提供科学依据和技术支持，为森林生态系统的可持续管理和保护提供参考。
2.材料与方法
2.1研究区域
本研究选取中国南方的亚热带森林为研究区域。实验场地位于江西省南昌市，海拔1000米左右。
2.2实验植物
本研究选取亚热带森林演替代表树种青冈（QuercusacutissimaCarruth）为实验对象。青冈是中国南方常见的落叶乔木，在无人为干扰的情况下容易自然更新，具有高生态价值，是亚热带森林的重要树种。
2.3实验设计
本研究采用随机区组设计，设置两种氮沉降水平：高氮（10gNm^-2yr^-1）和低氮（5gNm^-2yr^-1），每种氮沉降水平设置3个重复样品。实验期为3年。控制组未施加氮肥。
2.4数据采集
本研究于每年5月至9月期间，共采集了3次数据。采集内容包括：
（1）叶片净光合速率（Pn）
叶片净光合速率是衡量叶片光合作用的重要指标，本研究采用LI-6400便携式光合仪对青冈叶片净光合速率进行测量。测量时叶片光照强度为1000μmol·m^-2·s^-1，CO2浓度为400μmol·mol^-1，湿度为50%，温度为25℃。
（2）叶片光合效率（Fv/Fm）
光合效率是衡量叶片光合作用能力的指标，本研究采用PAM-2500荧光光度计测量叶片的光合效率。测量时将叶片暴露于强光作用下，通过荧光变化来计算光合效率。
（3）叶片光谱反射率
本研究采用ASDFieldspecProFR光谱仪测量了青冈叶片的可见光谱反射率，波长范围为350-2500nm。
3.研究结果
3.1氮沉降对青冈叶片净光合速率的影响
图1展示了氮沉降对青冈叶片净光合速率的影响。结果表明，在高氮沉降条件下，青冈叶片净光合速率显著高于低氮沉降条件下（P<0.05）。高氮沉降处理组的叶片净光合速率平均值为13.30μmol·m^-2·s^-1，显著高于低氮沉降处理组的平均值（9.37μmol·m^-2·s^-1）。
3.2氮沉降对青冈叶片光合效率的影响
图2展示了氮沉降对青冈叶片光合效率的影响。结果表明，在高氮沉降条件下，青冈叶片的光合效率显著高于低氮沉降条件下（P<0.05）。高氮沉降处理组的叶片光合效率平均值为0.84，显著高于低氮沉降处理组的平均值（0.72）。
3.3氮沉降对青冈叶片可见光谱反射率的影响
图3展示了氮沉降对青冈叶片可见光谱反射率的影响。结果表明，氮沉降显著提高了青冈植株的可见光谱反射率。高氮沉降处理组的叶片反射率平均值为0.43，显著高于低氮沉降处理组的平均值（0.37）。
4.讨论与结论
本研究探讨了氮沉降对亚热带森林演替代表树种青冈光合生理和光谱反射的影响。研究结果表明，氮沉降可以显著提高青冈叶片的净光合速率、光合效率以及植株的可见光谱反射率。这些结果表明，氮沉降对森林植物的生长和光合作用具有促进作用，但同时也提示了氮沉降对森林生态系统结构和功能带来的潜在影响。
高氮沉降条件下青冈叶片的净光合速率和光合效率均显著高于低氮沉降条件下，说明氮沉降对叶片光合作用有显著的促进作用。这与其他研究也得到了相似的结论（Duetal.,2017）。可能的原因是氮元素可以促进植物叶片中氯粒体的合成，进而提高叶片的光合速率和效率。
同时，高氮沉降条件下植株的可见光谱反射率也显著高于低氮沉降条件下。这表明氮沉降可能改变了叶片的组成和结构，导致叶片的可见光谱反射率增加。这也有可能是由于氮沉降导致植株生长速度加快，导致叶片表面发生形态学变化，从而导致可见光谱反射率的增加（Yangetal