氮添加对华西雨屏区三种人工混交林凋落物分解的影响

论文摘要

凋落物分解及其相关生物学过程在地理维持以及生物元素循环方面具有十分重要的意义,并受到各种生物与非生物因素的影响。同时,不断增加的实验证据表明,大气氮沉降可能通过直接或间接途径影响森林凋落物分解过程及其相关生物学过程。然而,相关研究结果还具有很大的不确定性,这可能与已有的模拟氮沉降对凋落物分解的影响实验方法有关。因此,本研究以受大气氮沉降影响明显的华西雨屏区的楠木-喜树混交林、麻栎-喜树混交林以及多树种混交林作为研究对象,采用氮添加实验,研究了不同氮添加水平(CK:0 kg·N·hm-2·a-1;LN:20 kg·N·hm-2·a-1;HN:40 kg·N·hm-2·a-1)对于三种人工混交林凋落物质量、凋落物分解及土壤微生物群落结构与酶活性的影响,理解不同人工混交林对大气氮沉降的响应,从而为华西雨屏区人工林可持续经营与管理提供科学依据。结果表明:（1）氮添加对凋落物质量的影响在不同混交林中存在差异。LN和HN增加了楠木-喜树混交林凋落物的N和P含量,HN降低了C含量,氮添加可能有利于其前期分解。LN使麻栎-喜树混交林P减少而木质素增加,可能不利于其后期分解。LN和HN使多树种混交林凋落物木质素增加,可能不利于其后期分解。（2）氮添加对凋落物分解速率的影响随混交林类型与凋落物类型的不同而变化,氮添加对楠木-喜树混交林的凋落物以及三种混交林的非正常凋落物的分解没有产生显著影响,而LN处理和HN处理则分别显著促进了麻栎-喜树混交林与多树种混交林的凋落物的分解。（3）氮添加对凋落物元素释放影响随混交林类型与凋落物类型的不同而变化。HN和LN处理分别促进了楠木-喜树混交林与多树种混交林的非正常凋落物C元素的释放。LN处理和HN处理则分别促进了麻栎-喜树混交林的凋落物与楠木-喜树混交林的非正常凋落物的N元素的释放。LN处理促进了多树种混交林凋落P元素的释放,LN和HN处理均促进了楠木-喜树混交林非正常凋落物P元素的释放。（4）氮添加对凋落物木质素与纤维素降解的影响较为复杂。LN处理促进了多树种混交林凋落物木质素的降解。LN和HN处理均促进了楠木-喜树混交林的非正常凋落物纤维素的降解,LN处理则抑制了麻栎-喜树混交林的非正常凋落物纤维的降解。（5）氮添加对三种混交林凋落物腐殖质的△Log k与E4/E6值没有显著影响,同时对三种混交林非正常凋落物△Log k值没有显著影响,但LN和HN处理降低了三种混交林非正常凋落物E4/E6值,对非正常凋落物的腐殖化过程可能有促进作用。（6）三种混交林不同处理下几种土壤酶活性随时间的变化趋势不完全一致,除亮氨酸氧化酶活性随时间的变化则相对不明显外,其余各种酶活性总体表现为随时间波动下降的趋势,酶活性基本在4-7月较高,而在1月较低。氮添加对土壤酶活性的影响在三种混交林中存在一定共性,LN和HN处理均增加中β-葡萄苷酶的活性但减少了过氧化物氧化酶的活性,LN处理则增加了纤维二糖水解酶的活性,HN处理减少了亮氨酸氧化酶的活性,但这些改变并未达到显著水平。（7）土壤细菌含量、革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌以及总微生物含量随时间变化表现出先增加后减少的规律,三种混交林中平均含量在10月最高,而在1月最低。在三种混交林中,LN处理减少了三种混交林中细菌、真菌以及真菌含量,减少了G+/G-值,但这些改变未达到显著水平。综上所述,氮添加对华西雨屏区混交林的凋落物的质量、分解、养分释放、木质素纤维素的降解,以及其腐殖化过程影响较为复杂,结果随混交林类型、凋落物类型以及施氮剂量的不同存在差异。氮添加对不同混交林土壤酶活性及微生物影响存在一定共性,但未达到显著水平,可能与实验时间较短有关。通过以上研究,为华西雨屏区人工混交林凋落物分解对氮沉降的响应提供了基础数据,进一步表明凋落物分解对氮沉降的响应受到混交林以及凋落物类型的影响。

论文目录

摘要

ABSTRACT

前言

1. 文献综述

1.1 氮添加对凋落物质量的影响

1.2 氮添加对凋落物分解的影响

1.3 氮添加对凋落物养分释放的影响

1.4 氮沉降对凋落物腐殖化过程的影响

1.5 氮沉降对土壤酶活性的影响

1.6 氮沉降对土壤微生物的影响

1.7 华西雨屏区的战略地位

2. 研究的目的与意义

3. 研究方法

3.1 研究区概况

3.2 研究内容

3.3 技术路线

3.4. 研究方法

3.4.1 样地设置

3.4.2 氮添加方法

3.4.3 凋落物收集方法

3.4.4 凋落物袋的设置与回收

3.4.5 土壤采集

3.4.6 气温与降水监测

3.4.7 凋落物测定指标及方法

3.4.8 土壤测定指标及方法

3.5 数据处理

4. 结果与分析

4.1 氮添加对凋落物质量的影响

4.2 氮添加对凋落物分解的影响

4.2.1 氮添加对凋落物质量损失的影响

4.2.2 氮添加对凋落物元素释放的影响

4.2.2.1 氮添加对凋落物C释放的影响

4.2.2.2 氮添加对凋落物N释放的影响

4.2.2.3 氮添加对凋落物P释放的影响

4.2.3 氮添加对凋落物木质素与纤维素降解的影响

4.2.3.1 氮添加对木质素降解的影响

4.2.3.2 氮添加对纤维素降解的影响

4.3 氮添加对凋落物腐殖化过程的影响

4.3.1 氮添加对腐殖质光学特性的影响

4.6 氮添加对土壤酶活性的影响

4.6.1 土壤酶活性动态

4.6.2 土壤酶活性间相关性

4.7 氮添加对土壤微生物的影响

4.7.1 土壤微生物含量动态

4.7.2 氮添加对土壤微生物的影响

5. 讨论

5.1 氮添加对凋落物质量的影响

5.2 氮添加对凋落物质量损失的影响

5.3 氮添加对养分释放的影响

5.4 氮添加对木质素与纤维降解的影响

5.5 氮添加对凋落物腐殖化过程的影响

5.6 氮添加对土壤酶活性的影响

5.7 氮添加对土壤微生物的影响

6. 主要结论

参考文献

致谢

作者简历

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 李汉森（Hanson Lee）

导师: 杨万勤,谭波

关键词: 氮添加,凋落物分解,人工混交林,腐殖质,酶活性,微生物

来源: 四川农业大学

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: 四川农业大学

基金: 国家自然科学基金(31570455),国家重点研发计划专题(2017YFC0503906)

分类号: S714

DOI: 10.27345/d.cnki.gsnyu.2019.001000

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