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森林土壤碳循环是全球碳循环中极为重要的组分,在全球碳平衡中起着不可替代的作用。森林土壤碳储量较小幅度的变动,都可能影响整个大气二氧化碳的浓度,进而对陆地生态系统的分布、组成、结构和功能产生深刻的影响。神农架地处秦巴山地,位于我国两大水利工程(三峡工程和南水北调中线工程)的集水区,其森林生态系统的稳定关系着国家的生态安全,是国家经济发展的重要命脉。长期的人类活动,特别是经过人为干扰后,神农架地区形成了大面积的次生林和人工林。探讨神农架地区森林类型发生改变后其土壤活性碳氮和温室气体通量的变化,模拟降水变化背景下不同森林类型土壤温室气体通量动态特征及其影响机制,对该区域森林可持续经营并预测全球变暖与陆地生态系统之间的反馈作用,具有重要的科学意义。本研究以北亚热带神农架地区常绿落叶阔叶天然混交林(MF)、桦木次生林(BF)和马尾松人工林(PF)为研究对象,采用完全随机区组实验设计,测定三种森林类型土壤活性碳氮含量,并采用静态箱气相色谱法测定自然降水、减少降水25%和50%三种处理下,三种森林土壤温室气体通量,分析森林类型发生转变后土壤活性碳氮含量和温室气体通量动态变化以及土壤温室气体排放对降水变化的响应及其影响机制。主要研究结果如下:1.三种森林类型树种组成结构特点有较大差异。MF优势树种为曼青冈、多脉青冈、米心水青冈,其中常绿树占58.29%,落叶树种占41.71%;BF优势树种为亮叶桦木、湖北鹅耳枥、化香、锥栗等,林分以落叶树种为主,占92.31%;PF马尾松为优势树种,其中常绿树种占21.45%,落叶树种占78.55%。。三种林分胸径分布均呈典型的倒"J"型,树高主要集中于4-9 m。2.森林类型转变后,土壤活性碳、氮显著变化。森林由MF转变为BF和PF后,其DOC、DON、NH4+-N、NO3--N、MBC和MBN含量均显著下降;3种森林类型土壤DOC和MBC含量春、夏、冬季较高,秋季最低,DON含量春夏季较高,秋冬季较低,而NH4+-N、NO3--N和MBN含量各季节之间差异不太显著。3.三种森林类型土壤温室气体通量有明显的变化特征。三种森林类型土壤均为CH4汇,CO2和N2O的源。其中,CH4和N2O通量表现为MF>BF>PF,而CO2通量则为PF>BF>MF。三种森林类型各年份土壤CH4和CO2通量,夏、秋季高于春、冬季,N2O通量季节交替变化,没有明显规律。4.降水变化对森林土壤温室气体通量有显著影响。降水减少25%后,CH4通量,在BF中增加了58.12%,在MF和PF中分别减少了53.07%和16.08%;CO2通量,在MF中增加了5.12%,在BF和PF中分别减少了5.48%和19.33%。N2O通量,在MF中增加了38.46%,在BF和PF中减少了41.46%和31.03%。降水减少50%后,MF、BF和PF土壤CH4通量分别减少了 15.72%、6.39%和28.30%,MF土壤CO2通量增加了3.92%,BF和PF土壤CO2通量减少了8.04%和22.14%,MF和PF土壤N2O通量显著增加了71.15%和11.21%,而BF土壤N2O通量减少了46.34%。5.降水变化改变了森林土壤温室气体排放的温度敏感性。三种森林类型土壤温室气体排放的温度敏感性依次为BF>MF>PF;降水分别减少25%和50%后,其温室气体排放的温度敏感性均为BF>PF>MF。其中,降水减少25%后,MF温度敏感性降低21.21%,BF和PF分别提高了7.26%和28.02%;降水减少50%后,MF和BF温度敏感性分别降低了5.72%和38.63%,而PF则提高了25.86%。6.土壤温度和湿度是影响三种森林类型土壤CH4和N2O通量及BF 土壤CO2通量的主环境要因子,土壤温度是影响MF和PF 土壤CO2通量的的主要环境因子。降水减少后,土壤温度和湿度是影响三种森林类型土壤CH4通量和MF 土壤CO2通量的主要因子,土壤温度是影响BF和PF 土壤CO2通量的主要因子,而三种森林类型土壤N20通量对温度和水分的依赖性不明显。