模拟氮沉降对亚热带常绿阔叶林凋落物及土壤养分的影响

来源 :安徽农业大学 | 被引量 : 2次 | 上传用户:yryr0804
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工业革命以来,全球大气氮沉降显著增加,部分水域已经呈现严重的氮素富集现象,同时,陆地生态系统也面临氮超负荷等一系列的生态问题。因此,近年来,氮沉降成为全球热点研究内容之一,大气氮沉降研究受到前所未有的关注,被各国环境工作者所重视。中国作为氮沉降大国之一,当前,其对大气氮沉降方面的研究相对滞后。本实验以安徽石台县仙寓山自然保护区常绿阔叶林作为研究对象,通过人为模拟氮沉降,设计3个处理和1个对照,3个处理分别为:低氮、(LN 50 kg N·hm-2·a-1)、高氮(HN 100 kg N·hm-2·a-1)、高氮加磷(HN+P 100 kg N·hm-2·a-1+ 50 kg P·hm-2·a-1),探讨不同梯度氮沉降对甜槠林凋落物以及林下土壤主要理化性质的影响。其最终研究结果如下。1.凋落物量及其季节动态不同梯度的氮素添加均有效提高了甜槠林凋落物年产量:HN + P(9.47 t·hm-2·a-1)>LN(8.86 t·hm-2·a-1)>NH(8.42 t·hm-2·a-1)>CK(7.90 t·hm-2·a-1),可见,适量的氮沉降确实有利于增加森林凋落物量。但相关性分析表明,各处理间凋落物年产量总体差异不显著(p>0.05)。凋落物中各组分的比例大小排序为:落叶(49.33%~55.06%)>落果(23.23%~26.99%)>落枝(11.14%~13.28%)>碎屑(7.04%~9.39%)>花(1.30%~2.41%)>皮(0.28%~1.17%),由此可见,凋落叶在凋落总量中占据绝对优势地位。氮沉降对凋落物各组分的影响存在一定的差异性,即落叶、落花量对于氮素添加反应较为明显,而落枝等其它组分反应相对迟缓。落叶量LN(4.88 t·hm-2·a-1)显著高于 CK(4.18 t·hm-2·a-1),(p=0.023)。落花量 HN+P(0.23 t·hm-2·a-1)相对于CK(0.10 t·hm-2·a-1)差异接近显著水平(p=0.054),其他组分在进行相关性分析时未发现明显的差异性(p>0.05),这可能是植物体不同器官对氮素的需求量不同导致的。甜槠林具有相对鲜明的凋落节律,其曲线类型为双峰型,两凋落高峰分别是生长期的4月份与休眠期的11月,其中11月份凋落高峰中落果量占总量的40%以上(44.8~68.9%),凋落量最少则出现在3月份,同对照组相同,三组处理均呈现相同规律。2.凋落物养分甜槠林C、N、P、Ca、K、Mg这6种元素总养分年归还量大小依次为:HN+ P(4.62 t·hm-2·a-1)>CK(4.44 t·hm-2·a-1)>HN(4.17 t·hm-2·a-1)>LN(3.96 t·hm-2·a-1);三种处理各养分(K除外)年归还量也成上述关系,且HN + P处理与CK组之间N、P养分年归还量差异显著(p=0.047;p=0.023)。落叶养分归还量占据总年养分归还量52%~58%。3.氮沉降对表层土(0-10 cm)理化性质影响。研究结果表明,氮添加显著降低了土壤的pH、提升了土壤的电导率(EC)、提高了土壤含水率,且土壤中的速效氮(铵态氮、硝态氮)、总氮含量有一定改善。同时,氮添加导致土壤中全C含量变化显著:CK(44.44g·kg-1)CLN(53.07 g·kg-1)<HN(54.29 g·kg-1)<HN+P(59.39 g·kg-1),其中 CK 与 HN 之间差异显著(p=0.038),CK 与 HN+P 达到极显著水平(p=0.005)。4.断根处理与氮沉降共同作用下土壤表层土(0-10 cm)理化性质变化植物的根系对土壤理化性质具有一定的调节作用。不同处理(断根D、未断根处理 WD)土壤 pH 存在一定变化,LN 呈现:D(4.37)>WD(4.29);HN:D(4.35)>WD(4.14);HN+P:D(4.13)>WD(4.06)。土壤的含水率的变化表现为:CK为WD(48%)>D(45%);LN 为 WD(50%)>D(47%);HN 为 WD(54%)>D(48%);HN+P:WD(49%)>D(43%)。土壤电导率变化:CK组断根处理表层土的电导率显著高于未断根处理,可见植物的根系有利于降低土壤的电导率,即有利于维持土壤养分平衡,说明根系对土壤有着不可或缺的调节作用。植物的根系能有效改良土壤养分状况,从而使得土壤中的总碳、全N、速效N得到不同程度的提高,改良了土壤的肥力。断根处理对土壤速效氮含量有明显影响,CK:WD(2.6 mg·kg-1)>D(2.01 mg·kg-1);LN:WD(2.97 mg·kg-1>D(1.94 mg·kg-1);HN:WD(3.0 mg·kg ’)>D(1.84 mg·kg-1);HN+P:WD(3.12 mg·kg-1)>D(1.92 mg·kg-1)。根系的存在有利于表层土有机碳的累积,断根后土壤中的有机C含量均显著低于未断根处理的含量,差异大小分别为CK:(10.46 mg·kg-1),LN:(14.71 mg-kg-1),HN:(22.48 mg-kg-1),HN+P:(23.11 mg-kg-1)。
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