杉木人工林林木养分和凋落物分解对模拟氮沉降的响应

摘要

由于化石燃料燃烧、化肥生产和使用以及畜牧业集约化经营等人类活动向大气排放了大量的氮化物，导致氮沉降增加，生态学家已开展了一些关于氮沉降对森林生态系统结构和功能影响的研究。国内对这方面的研究还很少见。杉木(Cunninghamialanceolata)是我国南方重要的用材树种之一，自然分布和人工栽培都很辽阔，是中国亚热带的典型的森林生态系统。在氮沉降全球化背景下，对杉木人工林进行模拟氮沉降研究，可以弥补中国亚热带地区关于森林生态系统对氮沉降响应特征和机制的数据的缺乏，为我国乃至亚热带地区进一步开展氮沉降研究打下基础和为杉木林的可持续经营提供理论指导。 通过4个水平的野外施用氮素实验：N0(对照)、N1(60kgNhm-2.a-1)、N2(120kgNhm-2.a-1)、N3(240kgNhm-2.a-1)，研究氮沉降对杉木人工林的林木养分、凋落物分解的影响。主要研究结果如下： 1模拟氮沉降对林木养分的影响 模拟氮沉降实验进行两年，N1、N2、N3处理杉木针叶中磷的含量分别提高16.09％、36.68％、8.13％，N1、N2处理高于N0处理(12.34％)；第一年N2、N3处理表现出促进磷含量提高的作用，第二年N1、N2处理表现出促进磷含量提高的作用，效果均不显著。 N1、N2、N3处理杉木针叶中钾的含量分别提高28.81％(P＜0.01)、10.9％、22.11％，高于N0处理(8.43％)；第一年N3处理钾含量有所降低；第二年N1、N2、N3处理均表现出促进钾含量提高的作用，N1、N3处理效果显著。 N1、N2、N3处理杉木针叶中氮的含量分别提高67.36％(P＜0.05)、96.54％(P＜0.05)、120.7％(P＜0.05)，N2、N3处理高于N0处理(70.87％)；第一年N1、N2处理表现出促进氮含量提高的作用，第二年N3处理表现出促进氮含量提高的作用，效果均不显著。 N1、N2、N3处理杉木针叶中钙的含量分别降低21.01％、17.15％、29.79％，高于N0处理(4.21％)；第二年N1、N2、N3处理均表现出降低钙含量的作用，效果不显著。 N1、N2、N3处理杉木针叶中镁的含量分别降低17.29％(P＜0.05)、11.14％、13.58％，高于N0处理(9.29％)；第一年N1、N3处理表现出降低镁含量的作用，第二年N1、N2、N3处理均表现出降低镁含量的作用，效果均不显著。 N1、N2、N3处理杉木针叶中氮/钾比值分别提高0.2123、0.4174、0.6871，N2、N3处理高于N0处理(0.3362)；第一年N1、N2、N3处理均表现出促进提高氮/钾比值的作用，效果不显著；第二年N1处理氮/钾比值有所降低。 N1、N2、N3处理杉木针叶中氮/镁比值分别提高5.1917(P＜0.05)、7.5046、7.8063，N2、N3处理高于N0处理(5.4843)；第一年N1、N2处理表现出促进提高氮/镁比值的作用，第二年N2、N3处理表现出促进提高氮/镁比值的作用，效果均不显著。 N1、N2、N3处理杉木针叶中氮/磷比值分别提高2.272、2.5444、4.1014，N3处理高于N0处理(2.6051)；第一年N1、N2处理表现出促进提高氮/磷比值的作用，第二年N3处理表现出促进提高氮/磷比值的作用，效果均不显著；第二年N1处理氮/磷比值有所降低。 2模拟氮沉降对凋落物分解的影响 叶凋落物在模拟氮沉降条件下分解10个月，N1、N2、N3处理前4个月的失重率分别为19.89％、23.56％、21.63％与随后的6个月的失重率20.68％、22.99％、20.13％相差不大；只有N2处理的失重率46.54％大于N0处理失重率43.27％。N1处理6个月后，7-8月、9-10月叶凋落物失重率分别为12.55％、4.27％大于N0处理失重率11.88％、1.9％，表现出促进分解的作用，效果不显著。N2处理前2个月叶凋落物失重率为15.1％略大于N0处理失重率14.65％；9-10月失重率为10.29％大于N0处理失重率1.9％，表现出促进分解的作用，效果显著(P＜0.05)。N3处理3-4月叶凋落物失重率为10.07％略大于N0处理失重率9.68％；9-10月失重率为7.59％大于N0处理失重率1.9％，效果比较明显。模拟氮沉降条件下，氮的积累促进叶凋落物的分解。 N2处理在1-4月的磷释放比38.03％略大于N0处理释放比36.61％；5-6月磷元素出现富集现象；N1、N3处理不会促进磷释放。1-4月钾的释放非常明显，N1、N3处理钾释放比分别为83.26％、87.5％略大于N0处理钾释放比80.65％，N2处理与N0处理相当；5-8月钾元素出现比较明显的富集现象，尤其是N2处理；N2处理不会促进钾释放。N1、N2、N3处理1-4月氮释放比分别为12.71％、17.43％、8.66％，7-8月氮释放比分别为20.52％、18.7％、21.1％，均小于N0处理氮释放比25.41％、31.87％，差异不显著；N1、N3处理在5-6月促进氮的释放，效果不显著，N2处理出现富集现象。N1、N2、N3处理1-4月钙释放比分别为36.01％、39.63％、38.53％均小于N0处理钙释放比45.32％；5-6月钙元素出现富集现象；7-8月钙释放比分别为10.72％、9.81％、8.16％均大于N0处理钙释放比2.71％，促进钙的释放，效果不显著。N1、N2、N3处理的镁含量净增加，只有N3处理在5-6月表现出镁释放现象，其释放比7.37％小于N0处理释放比18.74％，3种外加氮处理均不会促进镁的释放。

目录

文摘

英文文摘

独创性声明及论文使用授权的说明

1前言

2材料与方法

3分析和讨论

4结论

参考文献

致谢