改变凋落物输入对暖温带不同森林土壤有效氮的影响

论文摘要

土壤中的有效氮作为易被植物吸收的氮,是土壤氮库动态变化的重要指标,其含量及变化动态直接影响着土壤肥力和森林生产力。全球气候变化将会引起森林凋落物量的改变,进而影响土壤有效氮的动态,然而土壤有效氮对凋落物输入变化的响应机制尚未被完全了解。本研究样地设置在暖温带地区的太行山南麓和伏牛山北麓,以该地区典型造林树种麻栎和油松林为研究对象,通过DIRT（Detritus Input and Removal Treatments）试验设置对照（CK）,加倍凋落物（DL）,去除凋落物（NL）,去除凋落物和根系（NI）4种处理,对试验进行两年内010 cm,1020 cm,2030 cm土层的有效氮含量变化进行动态分析,并对土壤容重、凋落物分解失重率、凋落物全氮和土壤脲酶活性进行了研究,以期揭示气候变化背景下凋落物对土壤有效氮的影响。主要研究结果如下:（1）本研究中不同土壤层的有效氮含量均呈现出随土壤剖面加深而降低的趋势,凋落物输入和季节变化对各土层的含量有一定影响,但并未改变这种层次差异。焦作麻栎林、焦作油松林中010 cm土壤有效氮含量分别是1020 cm土壤的1.58、1.24倍,是2030 cm的1.99、1.48倍,汝阳麻栎林010 cm土壤有效氮含量是1020 cm土壤的1.33倍,不同林分的土壤有效氮含量对季节变化及凋落物处理的响应差异主要表现在010 cm土层,2030 cm土层对各种变化的响应较为滞后。容重作为土壤基础物理性质,与土壤有效氮含量呈显著或极显著线性负相关关系,也随土壤剖面加深而增大。（2）不同林分中的有效氮季节变化动态较为一致,均表现为秋冬（11月次年1月）较低,春夏（3月7月）较高。焦作麻栎林010 cm土层有效氮含量最大值在2017年7月(146.98 mg·kg-1),最低值在2017年11月(89.33 mg·kg-1);焦作油松林有效氮含量最大值在2016年8月(87.85 mg·kg-1),最低值在2017年11月(63.53 mg·kg-1);汝阳麻栎林有效氮最大值在2017年7月(108.91 mg·kg-1),最低值在2018年1月(69.65 mg·kg-1)。（3）加倍凋落物（DL）对不同林分土壤有效氮含量的影响有所不同,该处理显著提高了焦作麻栎林010 cm土壤有效氮含量,试验进行两年的平均值与对照相比增加了16.1%;焦作油松林中,DL处理与对照相比降低了3.6%,二者之间差异不显著;汝阳麻栎林中,DL处理与对照相比增加了5.4%,二者之间差异不显著。（4）去除凋落物输入（NL）在不同林分和不同时期的表现存在差异,焦作麻栎林中,NL显著降低了土壤有效氮含量,试验进行两年的平均值与对照相比降低了23.8%;焦作油松林中,NL处理在试验进行前期提高了有效氮含量,后期的土壤有效氮含量有所下降,试验进行两年的平均值与对照相比增加了6.1%;汝阳麻栎林中,NL处理对有效氮含量的影响与油松林相似,也表现为前期升高后期下降,但试验进行到后期的降低幅度较大,整个试验期间的平均值较CK降低1.8%。（5）去除凋落物和根系（NI）对土壤有效氮的影响与只去除凋落物（NL）不完全一致,NL的有效氮含量在2017年5月份前后始终保持增长的趋势,而其他几种处理在此期间的氮含量有所降低,去除根系后的土壤有效氮含量平均值高于保留根系处理（NL）。（6）油松林中的凋落物层全氮含量在2017年（试验开始第5到15个月）前期波动不明显,去除凋落物（NL和NI）处理进行到后期才开始较为明显的低于保留凋落物处理;在凋落物分解速率较快的麻栎林中,凋落物层全氮含量波动较为明显,保留凋落物处理的凋落物层全氮含量表现为冬季较高,春夏较低,但是凋落物全氮和土壤有效氮的变化过程没有显著线性关系。本研究中土壤脲酶活性与有效氮含量呈极显著线性关系,随土壤层次的加深而减小,同时脲酶受根系的影响较大,NI的脲酶活性低于NL。

论文目录

致谢

摘要

1 文献综述

1.1 土壤氮的组成及影响因素

1.1.1 季节与水热因子对土壤有效氮的影响

1.1.2 树种对土壤有效氮的影响

1.1.3 微生物对土壤有效氮的影响

1.1.4 氮沉降对对土壤有效氮的影响

1.2 凋落物研究进展及对土壤有效氮的影响

1.3 DIRT试验研究进展

2 引言

3 试验地概况与研究方法

3.1 试验地概况

3.2 试验设计

3.3 样品采集与测定

3.4 数据处理与分析

4 结果与分析

4.1 不同凋落物输入处理下的土壤有效氮动态变化

4.1.1 焦作麻栎林不同土壤层有效氮动态变化

4.1.2 焦作油松林不同土壤层有效氮动态变化

4.1.3 汝阳麻栎林不同土壤层有效氮动态变化

4.2 不同凋落物输入处理对土壤有效氮的影响

4.2.1 不同凋落物输入处理对焦作麻栎林土壤有效氮的影响

4.2.2 不同凋落物输入处理对焦作油松林土壤有效氮的影响

4.2.3 不同凋落物输入处理对汝阳麻栎林土壤有效氮的影响

4.3 凋落物全氮和凋落物分解失重率对土壤有效氮的影响

4.3.1 凋落物层全氮含量动态变化

4.3.2 凋落物全氮与土壤有效氮的关系

4.3.3 凋落物分解失重率

4.3.4 凋落物分解失重率与土壤有效氮的关系

4.4 土壤容重对土壤有效氮的影响

4.4.1 不同凋落物输入处理后的土壤容重

4.4.2 改变凋落物输入对土壤容重的影响

4.4.3 土壤容重和有效氮的关系

4.5 改变凋落物输入对土壤酶活性的影响

4.5.1 不同凋落物输入处理对土壤脲酶活性的影响

4.5.2 土壤脲酶和有效氮的关系

5 结论与讨论

5.1 讨论

5.1.1 土壤有效氮的层次变化和季节动态

5.1.2 增加凋落物对土壤有效氮的影响

5.1.3 去除凋落物对土壤有效氮的影响

5.1.4 去除凋落物和根系对土壤有效氮的影响

5.1.5 凋落物层全氮与土壤有效氮的关系

5.1.6 土壤脲酶活性与有效氮的关系

5.2 结论

参考文献

英文摘要

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 杨易楠

导师: 吴明作

关键词: 人工林,土壤有效氮,凋落物,根系,试验

来源: 河南农业大学

年度: 2019

分类: 基础科学,农业科技

专业: 自然地理学和测绘学,农业基础科学,林业

单位: 河南农业大学

分类号: S714.2

DOI: 10.27117/d.cnki.ghenu.2019.000086

总页数: 53

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