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氧化亚氮(N2O)是第三大重要温室气体，在全球气候变暖过程中起着不可小觑的作用。森林作为陆地生态系统的主体，其土壤N2O通量可能在很大程度上控制着大气N2O浓度。同时，全球气候变化情景下的温度增加和降水格局变化及其交互作用又可能反馈到土壤，从而影响土壤N2O排放动态。因此，研究模拟气候变化（增温、干旱及其交互作用）对典型森林土壤N2O通量的影响，不仅有利于深刻理解全球气候变化情景下的森林土壤氮循环过程，而且可为全球温室气体排放清单的完善提供基础数据。但迄今为止，有关模拟气候变化对森林土壤N2O通量影响的研究结果还不清晰。秦岭地处我国的南北分界线，其在生物多样性保育、水源涵养、吸存大气二氧化碳等方面具有突出的生态战略地位。然而，该区对气候变化敏感，以降水格局变化和全球变暖为主要特征的全球气候变化可能对土壤N2O施加不同程度的影响，进而反馈给气候变化，但迄今尚无研究报道。因此，本研究以秦岭火地塘林区具代表性的锐齿栎林、油松林及华山松林为对象，通过2年的模拟控制实验和定位监测，研究了三种森林类型土壤N2O通量及其对模拟增温、干旱及二者交互作用的响应，以期为我国森林土壤温室气体排放清单提供基础数据。主要结果如下:
(1)两年的监测过程中，三种森林土壤皆为N2O排放的“源”。锐齿栎林的年平均土壤N2O排放量最高，达1.65±0.45kg N2O hm-2a-1;油松林的年平均土壤N2O排放量次之，为1.52±0.47kg N2O hm-2a-1;华山松林的年平均土壤N2O排放量最小，为1.24±0.41kg N2O hm-2a-1。三种林型的土壤N2O排放具有明显的季节性波动，夏季和秋季是主要排放时期，分别占全年排放的60％和80％。三种林型的土壤N2O排放均与土壤温度和土壤湿度显著相关，而与土壤湿度的相关系数不高。锐齿栎林和油松林的土壤N2O排放与土壤氮（铵态氮和硝态氮）具有显著的相关性。
(2)模拟增温使三个典型森林土壤N2O排放量有不同幅度的增加，其中油松林、锐齿栎林和华山松林土壤N2O分别增加了28.3％、13.9％和10.4％。模拟增温条件下，油松林的年平均土壤N2O排放量最高，达1.95±0.57kg N2O hm-2a-1;锐齿栎林的年平均土壤N2O排放量次之，为1.88土0.44kg N2O hm-2a-1;华山松林的年平均土壤N2O排放量最小，为1.37±0.24kg N2O hm-2a-1。增温使锐齿栎林的土壤N2O排放在夏季增幅最大，而在秋季和冬季有所降低;油松林的土壤N2O排放在四个季节均有所增加，且在春季的增幅最大;华山松林的土壤N2O排放在春季、夏季和冬季均有所增加，且在冬季增幅最大，而在秋季有所减少。增温处理后，三种林型的土壤N2O排放均与土壤温度和土壤湿度具有相关性，且与土壤温度的相关性较高;锐齿栎林的土壤N2O排放与有效氮的相关性最显著。
(3)三个林型对土壤N2O排放量模拟降水减少30％处理响应有差异。与对照相比油松林和华山松林土壤N2O排放量分别下降了11％和2％，锐齿栎土壤N2O通量排放量增加了4％。降雨减少30％条件下，锐齿栎林的年平均土壤N2O通量排放量最高，达1.71±0.45kg N2O hm-2a-1;油松林的年平均土壤N2O通量排放量次之，为1.35±0.65kg N2O hm-2a-1;华山松林的年平均土壤N2O通量排放量最小，为1.22±0.26kgN2O hm-2a-1。降雨减少30％后，锐齿栎林的土壤N2O通量排放在夏季的6月和8月多数时期有所增加，同时亦在夏季的7月大多数时期及6月和8月的少部分时期表现出显著降低;油松林的土壤N2O通量排放在夏季的6、7和8月显著降低，而在春季的4月和秋季的9;华山松林的土壤N2O排放在夏季的6月和7月显著降低，而在春季的3月和5月有所增加。降雨减少30％处理后，三种林型的土壤N2O通量排放均与土壤温度和土壤湿度具有相关性，且与土壤温度的相关性较高;锐齿栎林的土壤N2O通量排放与有效氮含量的相关性最显著，华山松林的土壤N2O通量排放与铵态氮和硝态氮含量的相关性最显著。
(4)模拟降水减少60％条件下，三个林地土壤N2O排放量与对照相比分别下降了28.9％（油松林）、30.9％（锐齿栎）和17.7％（华山松林）。降水减少60％处理后，锐齿栎林的年平均土壤N2O通量排放最高，达1.14±0.46kg N2O hm-2a-1;油松林的年平均土壤N2O通量排放次之，为1.08±0.35kg N2O hm-2a-1;华山松林的年平均土壤N2O通量排放最小，为1.02±0.25kg N2O hm-2a-1。降雨减少60％后，锐齿栎林的土壤N2O排放表现在春季的5月、夏季的6月以及秋季的9月和10月显著降低，同时在夏季8月的个别时期有明显增加;油松林各时期的土壤N2O排放均呈现降低趋势，尤在夏季的7月和8月降低显著;华山松林的土壤N2O通量排放在春季的3月、夏季的7月以及秋季的11月多个时期显著降低，而在春季的5月、夏季的7月以及秋季的9月个别时期有所增加。降雨减少60％处理后，三种林型的土壤N2O排放均与土壤温度具有显著的相关性;锐齿栎林的土壤N2O排放与有效氮的显著相关，华山松林的土壤N2O排放与硝态氮的显著相关。
(5)模拟增温及降雨减少30％的交互作用显著影响土壤N2O通量排放。与对照相比，模拟增温及降雨减少30％使华山松林和油松林土壤N2O通量排放下降了11.3％和5％，锐齿栎N2O通量排放变化不明显。模拟增温和降雨减少30％的交互作用后，锐齿栎林的年平均土壤N2O通量排放最高，达1.70±0.32kg N2O hm-2a-1ha-1year-1;油松林的年平均土壤N2O通量排放次之，为1.44±0.51kg N2O hm-2a-1;华山松林的年平均土壤N2O通量排放最小，为1.10±0.28kg N2O hm-2a-1。增温和降雨减少30％的交互作用使锐齿栎林土壤N2O通量在春季和秋季有所增加，而在夏季和冬季有所降低;油松林土壤N2O通量在春季、夏季和冬季有所降低，仅在秋季有所增加;华山松林的土壤N2O通量排放在四个季节均有所降低;模拟增温和降水减少30％的交互作用，三种林型的土壤N2O通量排放均与土壤温度具有较大的相关性;锐齿栎林的土壤N2O排放与硝态氮的相关性最显著。
(6)模拟增温与降雨减少60％的交互作用显著降低了三种林型的土壤N2O通量排放。油松林、锐齿栎和华山松林土壤N2O通量排放分别比对照下降了40％、23％和21.8％。其中，油松林的年平均土壤N2O通量排放最高，达1.27±0.42kg N2O hm-2a-1;锐齿栎林的年平均土壤N2O通量排放次之，为0.91±0.37kg N2O hm-2a-1;华山松林的年平均土壤N2O通量排放最小，为0.97±0.24kg N2O hm-2a-1。增温60％的交互作用显著影响三种林型的土壤N2O通量排放动态。锐齿栎林土壤N2O通量在春季、夏季和秋季均有明显下降，而在冬季略有上升;油松林土壤N2O通量在春季略有增加，在冬季无明显变化，但在夏季和秋季均有下降;华山松林土壤N2O通量在春季有所增加，在夏季、秋季和冬季均有所下降。合并增温和降水减少30％后，三种林型的土壤N2O排放均与土壤温度具有较大的相关性;锐齿栎林的土壤N2O排放与铵态氮的相关性最显著。
(7)在单独增温、单独降水减少30％、单独降水减少60％、变暖和降水减少30％交互作用、增温和降水减少60％交互作用情境下，锐齿栎林、油松林和华山松林的土壤N2O通量排放均与土壤温度和湿度的改变呈显著正相关关系;而不同情境配合具体林型环境，土壤的N2O排放还与土壤中的铵态氮、硝态氮和有效氮的改变呈显著正相关关系。
可见，本研究的三种典型森林土壤是N2O排放源，其排放动态受林型、土壤铵态氮和硝态氮含量及土壤温湿度的季节变化所控制。模拟增温显著增加了土壤N2O排放，但不同季节对模拟增温的响应存在差异。模拟降水减少30％和60％均显著降低了三种林型的土壤N2O通量排放（锐齿栎林降水减少30％略有增加），但降低程度与林型和季节有关。模拟增温与模拟降水减少的交互作用均在不同程度上降低了三种林型的土壤N2O通量排放。这些结果表明，未来气候变化情景下，气候变暖将增加秦岭森林土壤N2O通量排放，而降水减少将降低森林土壤N2O通量排放。
(1)两年的监测过程中，三种森林土壤皆为N2O排放的“源”。锐齿栎林的年平均土壤N2O排放量最高，达1.65±0.45kg N2O hm-2a-1;油松林的年平均土壤N2O排放量次之，为1.52±0.47kg N2O hm-2a-1;华山松林的年平均土壤N2O排放量最小，为1.24±0.41kg N2O hm-2a-1。三种林型的土壤N2O排放具有明显的季节性波动，夏季和秋季是主要排放时期，分别占全年排放的60％和80％。三种林型的土壤N2O排放均与土壤温度和土壤湿度显著相关，而与土壤湿度的相关系数不高。锐齿栎林和油松林的土壤N2O排放与土壤氮（铵态氮和硝态氮）具有显著的相关性。
(2)模拟增温使三个典型森林土壤N2O排放量有不同幅度的增加，其中油松林、锐齿栎林和华山松林土壤N2O分别增加了28.3％、13.9％和10.4％。模拟增温条件下，油松林的年平均土壤N2O排放量最高，达1.95±0.57kg N2O hm-2a-1;锐齿栎林的年平均土壤N2O排放量次之，为1.88土0.44kg N2O hm-2a-1;华山松林的年平均土壤N2O排放量最小，为1.37±0.24kg N2O hm-2a-1。增温使锐齿栎林的土壤N2O排放在夏季增幅最大，而在秋季和冬季有所降低;油松林的土壤N2O排放在四个季节均有所增加，且在春季的增幅最大;华山松林的土壤N2O排放在春季、夏季和冬季均有所增加，且在冬季增幅最大，而在秋季有所减少。增温处理后，三种林型的土壤N2O排放均与土壤温度和土壤湿度具有相关性，且与土壤温度的相关性较高;锐齿栎林的土壤N2O排放与有效氮的相关性最显著。
(3)三个林型对土壤N2O排放量模拟降水减少30％处理响应有差异。与对照相比油松林和华山松林土壤N2O排放量分别下降了11％和2％，锐齿栎土壤N2O通量排放量增加了4％。降雨减少30％条件下，锐齿栎林的年平均土壤N2O通量排放量最高，达1.71±0.45kg N2O hm-2a-1;油松林的年平均土壤N2O通量排放量次之，为1.35±0.65kg N2O hm-2a-1;华山松林的年平均土壤N2O通量排放量最小，为1.22±0.26kgN2O hm-2a-1。降雨减少30％后，锐齿栎林的土壤N2O通量排放在夏季的6月和8月多数时期有所增加，同时亦在夏季的7月大多数时期及6月和8月的少部分时期表现出显著降低;油松林的土壤N2O通量排放在夏季的6、7和8月显著降低，而在春季的4月和秋季的9;华山松林的土壤N2O排放在夏季的6月和7月显著降低，而在春季的3月和5月有所增加。降雨减少30％处理后，三种林型的土壤N2O通量排放均与土壤温度和土壤湿度具有相关性，且与土壤温度的相关性较高;锐齿栎林的土壤N2O通量排放与有效氮含量的相关性最显著，华山松林的土壤N2O通量排放与铵态氮和硝态氮含量的相关性最显著。
(4)模拟降水减少60％条件下，三个林地土壤N2O排放量与对照相比分别下降了28.9％（油松林）、30.9％（锐齿栎）和17.7％（华山松林）。降水减少60％处理后，锐齿栎林的年平均土壤N2O通量排放最高，达1.14±0.46kg N2O hm-2a-1;油松林的年平均土壤N2O通量排放次之，为1.08±0.35kg N2O hm-2a-1;华山松林的年平均土壤N2O通量排放最小，为1.02±0.25kg N2O hm-2a-1。降雨减少60％后，锐齿栎林的土壤N2O排放表现在春季的5月、夏季的6月以及秋季的9月和10月显著降低，同时在夏季8月的个别时期有明显增加;油松林各时期的土壤N2O排放均呈现降低趋势，尤在夏季的7月和8月降低显著;华山松林的土壤N2O通量排放在春季的3月、夏季的7月以及秋季的11月多个时期显著降低，而在春季的5月、夏季的7月以及秋季的9月个别时期有所增加。降雨减少60％处理后，三种林型的土壤N2O排放均与土壤温度具有显著的相关性;锐齿栎林的土壤N2O排放与有效氮的显著相关，华山松林的土壤N2O排放与硝态氮的显著相关。
(5)模拟增温及降雨减少30％的交互作用显著影响土壤N2O通量排放。与对照相比，模拟增温及降雨减少30％使华山松林和油松林土壤N2O通量排放下降了11.3％和5％，锐齿栎N2O通量排放变化不明显。模拟增温和降雨减少30％的交互作用后，锐齿栎林的年平均土壤N2O通量排放最高，达1.70±0.32kg N2O hm-2a-1ha-1year-1;油松林的年平均土壤N2O通量排放次之，为1.44±0.51kg N2O hm-2a-1;华山松林的年平均土壤N2O通量排放最小，为1.10±0.28kg N2O hm-2a-1。增温和降雨减少30％的交互作用使锐齿栎林土壤N2O通量在春季和秋季有所增加，而在夏季和冬季有所降低;油松林土壤N2O通量在春季、夏季和冬季有所降低，仅在秋季有所增加;华山松林的土壤N2O通量排放在四个季节均有所降低;模拟增温和降水减少30％的交互作用，三种林型的土壤N2O通量排放均与土壤温度具有较大的相关性;锐齿栎林的土壤N2O排放与硝态氮的相关性最显著。
(6)模拟增温与降雨减少60％的交互作用显著降低了三种林型的土壤N2O通量排放。油松林、锐齿栎和华山松林土壤N2O通量排放分别比对照下降了40％、23％和21.8％。其中，油松林的年平均土壤N2O通量排放最高，达1.27±0.42kg N2O hm-2a-1;锐齿栎林的年平均土壤N2O通量排放次之，为0.91±0.37kg N2O hm-2a-1;华山松林的年平均土壤N2O通量排放最小，为0.97±0.24kg N2O hm-2a-1。增温60％的交互作用显著影响三种林型的土壤N2O通量排放动态。锐齿栎林土壤N2O通量在春季、夏季和秋季均有明显下降，而在冬季略有上升;油松林土壤N2O通量在春季略有增加，在冬季无明显变化，但在夏季和秋季均有下降;华山松林土壤N2O通量在春季有所增加，在夏季、秋季和冬季均有所下降。合并增温和降水减少30％后，三种林型的土壤N2O排放均与土壤温度具有较大的相关性;锐齿栎林的土壤N2O排放与铵态氮的相关性最显著。
(7)在单独增温、单独降水减少30％、单独降水减少60％、变暖和降水减少30％交互作用、增温和降水减少60％交互作用情境下，锐齿栎林、油松林和华山松林的土壤N2O通量排放均与土壤温度和湿度的改变呈显著正相关关系;而不同情境配合具体林型环境，土壤的N2O排放还与土壤中的铵态氮、硝态氮和有效氮的改变呈显著正相关关系。
可见，本研究的三种典型森林土壤是N2O排放源，其排放动态受林型、土壤铵态氮和硝态氮含量及土壤温湿度的季节变化所控制。模拟增温显著增加了土壤N2O排放，但不同季节对模拟增温的响应存在差异。模拟降水减少30％和60％均显著降低了三种林型的土壤N2O通量排放（锐齿栎林降水减少30％略有增加），但降低程度与林型和季节有关。模拟增温与模拟降水减少的交互作用均在不同程度上降低了三种林型的土壤N2O通量排放。这些结果表明，未来气候变化情景下，气候变暖将增加秦岭森林土壤N2O通量排放，而降水减少将降低森林土壤N2O通量排放。