杉木幼龄林对模拟氮硫复合沉降的响应

摘要

随着全球酸沉降对森林生态系统影响的日益严重，酸沉降对森林生态系统的伤害逐渐成为全球高度关注的课题。酸沉降会导致森林衰退、土壤酸化、有毒物质富集和生物多样性减少。杉木(Cunninghamia lanceolate)是我国亚热带地区特有的重要速生针叶用材树种，杉木林是中国亚热带地区典型的森林生态系统，是我国最重要的经济树种之一。酸沉降的主要前体物质是含氮化合物和含硫化合物，研究氮沉降和硫沉降对森林生态系统的影响成为当今生态学研究和林业经营生产两个领域的迫切需求。 采用二次正交回归旋转试验设计方法，在福建建阳通过人工模拟氮、硫复合沉降，研究不同氮、硫沉降水平对杉木幼龄林林木生长、植株营养平衡和土壤理化性质的影响并建立响应模型，通过模型判定N沉降和S沉降对各指标影响的临界水平。主要研究结果如下： (1)一年的N、S沉降显著促进杉木林树高、地径的增长。对树高增长量的影响中，N沉降较S沉降明显，对地径增长量的影响中，S沉降较N沉降明显。 (2)N沉降和S沉降降低杉木叶和枝有机碳含量，作用不显著。N沉降能极显著促进杉木叶氮含量和显著促进枝氮含量；S沉降促进杉木叶和枝氮含量，对叶作用不显著，对枝作用达显著。N沉降和S沉降对杉木叶和枝C/N有显著的抑制作用，N沉降作用较S沉降作用明显，对枝的影响较对叶影响明显。 (3)N沉降和S沉降均促进杉木叶和枝P、K和Ca的流失，N沉降作用较S沉降作用明显，对叶作用较枝明显。N、S沉降均未显示对杉木叶和枝Mg含量有明显影响。 (4)N沉降和S沉降均能显著提高杉木叶和枝的N/P、N/K、N/Ca、N/Mg，N沉降作用较S沉降作用明显。试验处理一年后，叶N/P、N/K、N/Ca、N/Mg分别为6.73～9.51，0.91～1.20，0.69～0.96，4.21～5.58；枝N/P、N/K、N/Ca、N/Mg分别为5.67～8.79，0.58～0.91，0.57～0.96，2.85～4.37。 (5)S沉降和N沉降对N、P、K、Ca含量在杉木中叶枝比有明显影响，叶所占比例下降，枝所占比例上升。沉降对C、Mg含量叶枝比没有明显影响。 (6)S沉降和N沉降能促使土壤有机碳含量下降，作用不显著。N沉降能显著增加三个土层土壤全氮含量，S沉降促使土壤全氮含量下降，表层土作用最明显。S沉降对0-20cm土层C/N有增加作用，随着时间的推移，作用逐渐明显，对20-40cm土层C/N也有增加效应，作用不明显，对40-60cm土层C/N表现出减少的作用，作用不明显；N沉降对对三个土层C/N都表现出明显的降低作用，随着时间的推移影响逐渐显著，同时随着土层深度的增加，影响减弱。 (7)N沉降促进土壤有效硫的流失，S沉降能促进该土层有效硫含量的增加，随着土层的加深影响效应减弱。在0-20cm土层和20-40cm土层中，N、S沉降两因子在对土壤有效S含量影响中，表现出明显的互作效应。 (8)N、S沉降对土壤全磷含量影响不明显，对土壤有效磷则有影响较明显。在0-40cm土层，N、S沉降能显著降低土壤有效磷的含量，在40-60m土层中，N、S沉降对该土层有效磷含量的增加有促进作用。0-20m土层、20-40m土层和40-60m土层中有效磷占全磷比例为6.43％、2.67％、1.84％。 (9)土壤全钾含量受S、N沉降影响不大，整体上表现为抑制作用。土壤速效钾在0-20m土层含量随着S、N沉降量和沉降时间的增加而减少，20-60m土层速效钾随着S沉降量的增加而增加，但随着时间的推移增加效应减缓；N沉降对土壤速效钾的作用随着土层的加深和沉降时间的推移由抑制转变为促进。速效钾占全钾含量的5.4％-7.4％，试验未使该比例有明显的变化。 (10)土壤交换性铝含量随着土层的加深没有明显差异，交换性酸含量随着土层加深缓慢下降。N沉降和S沉降均能降低土壤交换性铝和交换性酸含量，N沉降作用较S沉降明显。N、S沉降对交换性铝/交换性酸比值的作用随着土层的较深，由抑制转变为抑制。0-20m，20-40cm和40-60cm三个土层交换性铝佼换性酸分别平均为0.90，0.91和0.98，经过一年N、S沉降处理后，三个土层交换性铝/交换性酸分别为0.80～0.86，0.88～0.94.和0.96～1.04。 (11)除土壤交换性铝的影响外，杉木土壤在0-20m土层受N沉降和S沉降影响最大，交换性铝在20～40cm土层变化最明显。 (12)在0-20cm土层，全氮和有效硫、交换性酸和全磷均极显著负相关。有效磷和速效钾、交换性酸和交换性铝均极显著相关。在20-40cm土层，全磷和全氮，交换性铝和有效磷均显著负相关，交换性铝和交换性酸极显著相关。

目录

文摘

英文文摘

声明

1前言

1.1酸雨的概况

1.1.1酸雨的概念

1.1.2酸雨的形成机理

1.1.3酸雨的危害

1.1.4国内外的酸沉降现状

1.2酸雨对森林生态系统的影响及其研究进展

1.2.1酸雨对森林生态系统的影响

1.2.2酸雨对林木生长的影响

1.2.3酸雨对森林植被的伤害途径

1.2.4酸雨对森林土壤的影响

1.3酸沉降中氮和硫的研究

1.3.1国内外氦沉降现状及研究进展

1.3.2国内外硫沉降现状及研究进展

2研究总体概况

2.1在亚热带杉木人工林进行氮硫沉降的研究目的和意义

2.2本文章的研究内容

2.3试验地概况

2.4试验设计

2.5样地设置与试验处理

2.6样品收集

2.7分析项目和化学分析方法

2.8分析方法指定参考文献

2.9数据处理和数据统计

3结果与分析

3.1N、S复合沉降对杉木林木生长的影响

3.1.1杉木树高增长的影响

3.1.2对杉木地径增长的影响

3.2N、S复合沉降对杉木植株营养元素的影响

3.2.1杉木植株有机碳含量的影响

3.2.2杉木植株氮含量的影响

3.2.3对杉木植株C/N的影响

3.2.4对杉木叶和枝磷含量的影响

3.2.5对杉木枝叶钾含量的影响

3.2.6对杉木钙含量的影响

3.2.7对杉木叶和枝镁含量的影响

3.2.8对叶和枝N/P的影响

3.2.9对叶和枝N/K的影响

3.2.10对叶和枝N/Ca的影响

3.2.11对叶和枝N/Mg的影响

3.3 N、S复合沉降对杉木林地七壤元素的影响

3.3.1对土壤有机碳含量的影响

3.3.2对土壤全氮含量的影响

3.3.3对土壤C/N的影响

3.3.4对土壤有效硫含量的影响

3.3.5对土壤全磷的影响

3.3.6对土壤有效磷的影响

3.3.7对土壤全钾的影响

3.3.8对土壤速效钾的影响

3.3.9对交换性铝含量的影响

3.3.10对土壤交换性酸的影响

3.3.11 N、S沉降下土壤各元素相关性分析

4结论与讨论

4.1对树高、地径的影响

4.2对叶和枝的影响

4.3对土壤的影响

参考文献

致谢