模拟氮沉降对华西雨屏区天然常绿阔叶林凋落叶分解及养分释放的影响

摘要

近几十年来，随着化石燃料的燃烧、森林砍伐、化肥的生产和使用等人类活动导致了大气中活性N浓度迅速增加，并不断向陆地和水生生态系统沉降。陆地生态系统中，碳、氮循环是全球生物地球化学循环的重要组成部分。凋落物是植物生态系统碳库和养分库的主要组成部分，对陆地生态系统的养分循环和碳流通起着重要的作用，是全球碳平衡的一个关键环节。过量的N沉降引发的一系列生态问题已经引起了国内外学者的广泛关注。本研究以华西雨屏区天然常绿阔叶林为研究对象，从2013年11月至2014年11月，采用尼龙网袋法对阔叶林凋落叶进行原位分解试验，通过模拟N(NH4NO3)沉降，N沉降水平分别为对照(CK，0g N·m-2·a-1)、低氮沉降(L，5gN·m-2·a-1)、中氮沉降(M，15g N·m-2·a-1)和高氮沉降(H，30g N·m-2·a-1)，研究了N沉降对常绿阔叶林凋落叶分解及其养分释放的影响。结果表明:
　　(1)华西雨屏区天然常绿阔叶林凋落叶在2014夏季分解最快，CK、L、M和H处理凋落叶的质量损失贡献率分别为37.78％、29.76％、34.31％和37.27％;在2014春季分解最慢，各处理凋落叶的质量损失贡献率分别为14.65％、14.00％、12.61％和10.76％。
　　(2)N沉降显著抑制华西雨屏区天然常绿阔叶林凋落叶的分解，随着N沉降量的增加其抑制作用也更加明显。各处理使凋落叶质量损失95％的时间增加了0.53～1.88a。
　　(3)各处理C、N分解系数均表现为k(CK）＞k(L）＞k(M）＞k(H），且N元素的释放速度快于C元素的释放速度。L、M和H处理使凋落叶C元素分解损失95％所需时间增加了0.92、1.38和2.20a，使N元素分解95％所需时间增加了0.64、0.87和1.22a。分解1a后，L、M和H处理的C残留率较CK增加了6.00％、9.89％和14.11％，N残留率较CK增加了4.13％、6.75％和10.08％，N沉降显著增加了C、N残留率，抑制了凋落叶分解过程中C、N的释放。
　　(4)经过1a的分解，M和H处理木质素和纤维素残留率显著高于对照，N沉降显著抑制了凋落叶木质素和纤维素的降解，N沉降抑制凋落叶分解的原因可能是无机N的添加对木质素和纤维素的降解造成了阻碍。
　　(5)N沉降显著增加了华西雨屏区天然常绿阔叶林凋落叶基质C、N和纤维素含量并显著降低了P含量，影响了凋落叶的C/N、C/P、木质素/N和纤维素/N，加剧了凋落叶分解过程中P的限制，抑制了微生物的生长和活性，延缓了凋落叶分解过程。
　　(6)在模拟N沉降条件下，N沉降提高了质量残留率与C/N、木质素/N和纤维素/N的相关性，降低了与C残留率、N残留率、纤维素残留率和C/P的相关性，相对于N残留率、木质素残留率、P残留率、C/N和纤维素/N来说，C残留率、纤维素残留率、C/P和木质素/N是反映凋落叶分解的良好指标。

目录

声明

摘要

前言

1 文献综述

1．1 氮沉降对森林生态系统的影响

1．2 森林凋落物的作用

1．2．1 凋落物在生态系统物质循环中的作用

1．2．2 凋落物在生态系统能量流动中的作用

1．2．3 凋落物在生态系统信息传递中的作用

1．3 凋落物的分解过程及养分释放

1．4 影响凋落物分解和养分释放的因素

1．4．1 影响凋落物分解和养分释放的内在因素

1．4．2 影响凋落物分解和养分释放的外在因素

1．5 氮沉降对凋落物分解的影响

1．5．1 氮沉降促进凋落物分解

1．5．2 氮沉降抑制凋落物分解

1．5．3 氮沉降对凋落物分解无影响

2 研究的目的与意义

3 研究方案

3．1 研究区概况

3．2 研究内容

3．3 研究方法

3．3．1 实验设计

3．3．2 凋落叶收集

3．3．3 指标测定方法

3．3．4 数据处理

4 结果与分析

4．1 天然常绿阔叶林凋落叶分解特征

4．2 模拟氮沉降对天然常绿阔叶林凋落叶分解的影响

4．3 模拟氮沉降对天然常绿阔叶林凋落叶主要养分含量的影响

4．4 模拟氮沉降对天然常绿阔叶林凋落叶分解过程中养分释放的影响

4．5 模拟氮沉降对天然常绿阔叶林凋落叶分解过程中木质素和纤维素降解的影响

4．6 模拟氮沉降对天然常绿阔叶林凋落叶C／N、C／P、木质素／N和纤维素瓜的影响

4．7 凋落叶质量残留率与C、N、木质素、纤维素残留率、C／N、C／P、木质素／N和纤维素／N的关系

5 讨论

5．1 华西雨屏区天然常绿阔叶林凋落叶分解对模拟氮沉降的响应

5．2 华西雨屏区天然常绿阔叶林凋落叶养分含量对模拟氮沉降的响应

5．3 华西雨屏区天然常绿阔叶林凋落叶养分释放对模拟氮沉降的响应

5．4 华西雨屏区天然常绿阔叶林凋落叶木质素和纤维素降解对模拟氮沉降的响应

5．5 华西雨屏区天然常绿阔叶林凋落叶C／N、C／P、木质素瓜和纤维素／N的响应

5．6 凋落叶质量残留率与C、N、木质素和纤维素残留率、C／N、C／P、木质素／N、纤维素／N的关系

6 结论

7 进一步研究

参考文献

致谢

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