本文關(guān)鍵詞：凋落葉分解過程模擬氮沉降對(duì)土壤酶活性的影響

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【摘要】：全球活性氮沉降逐年增加,將改變生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能,已成為全球變化的研究熱點(diǎn)之一。森林是陸地生態(tài)系統(tǒng)的主體,在全球碳、氮循環(huán)中扮演著重要的作用。凋落葉分解是森林土壤養(yǎng)分最主要的來源,也是森林土壤養(yǎng)分循環(huán)的重要過程。土壤酶是土壤生物化學(xué)過程的積極參與者,在凋落葉分解過程中最為活躍。因此,在大氣氮沉降增加的大背景下,研究凋落葉分解、土壤酶活性變化及其相互關(guān)系,能更好的理解大氣氮沉降下森林生態(tài)系統(tǒng)凋落葉分解與土壤酶的動(dòng)態(tài),為森林生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)與能量流動(dòng)提供科學(xué)理論基礎(chǔ),同時(shí)對(duì)森林與環(huán)境管理也具有重要的理論和實(shí)踐意義。本研究選取馬尾松(Pinus massoniana)、杉木(Cunninghamia lanceolata)和荷木(Schima superba)三種南亞熱帶典型植被凋落葉及土壤為研究對(duì)象,設(shè)置無凋落葉土壤(Bare Soil, BS)、加馬尾松凋落葉土壤(Pinus massoniana litter and Soil, PS)、加杉木凋落葉土壤(Cunninghamia lanceolata litter and Soil, CS)及加荷木凋落葉土壤(Schima superba litter and Soil, SS)共四種處理,在恒溫(30℃)、恒濕(60%土壤最大持水量)環(huán)境下凋落葉分解過程中進(jìn)行外源施氮(NH4NO3)實(shí)驗(yàn)。模擬自然氮沉降(CK,30 kg N ha-1 a-1)、低氮(LN,60 kg N ha-1 a-1)和中氮(MN,120 kg N ha-1 a-1),分析土壤理化性質(zhì)、凋落葉分解速率及其元素含量、C-循環(huán)相關(guān)酶、N-循環(huán)相關(guān)酶、P-循環(huán)相關(guān)酶、二氧化碳通量及土壤微生物生物量的變化及其對(duì)氮沉降的響應(yīng)。試驗(yàn)歷時(shí)232天,結(jié)果表明如下：1、實(shí)驗(yàn)前期(30天)氮沉降對(duì)土壤酸化具有一定的抑制作用,從4.44上升到4.65～6.80,但實(shí)驗(yàn)中后期均表現(xiàn)為氮沉降降低了土壤pH值,土壤酸化加劇。相比初始土壤,氮沉降顯著增大了土壤全氮、有效氮、銨態(tài)氮和硝態(tài)氮含量,但土壤全氮和有效氮含量隨著時(shí)間的推移略有下降。2、在整個(gè)凋落葉分解過程中,馬尾松凋落葉分解均呈先快后慢趨勢(shì),荷木和杉木凋落葉分解則主要表現(xiàn)為先慢后快趨勢(shì)。自然氮沉降下馬尾松、杉木及荷木凋落葉分解率分別為12.57%、20.33%和19.08%;低氮水平下凋落葉分解率分別為13.14%、21.91%和23.60%；而中氮水平下凋落葉分解率分別為13.67%、19.46%和16.58%。這說明馬尾松凋落葉分解最慢,杉木凋落葉分解最快而荷木凋落葉分解率居于兩者之間(中氮除外)。三種凋落葉全氮含量隨著外源氮的持續(xù)添加而增大,從而使凋落葉C：N比率減小,但不同施氮水平間凋落葉全磷含量無顯著差異。3、總體而言,隨著外源氮的持續(xù)輸入,酚氧化酶活性有所增加,而β-葡糖苷酶、脲酶、天冬酰胺酶、蛋白酶和酸性磷酸酶活性都呈下降趨勢(shì)。脲酶活性基本上隨著氮的添加而降低,實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)酶活性最��；β-葡糖苷酶和天冬酰胺酶活性變化趨勢(shì)表現(xiàn)為先下降而后趨于穩(wěn)定,β-葡糖苷酶在第60天開始趨于平緩,而天冬酰胺酶活性在第154天；纖維素酶活性整體上無顯著變化；過氧化酶活性在前94天表現(xiàn)為增加,隨后逐漸降低。脲酶、天冬酰胺酶和磷酸酶活性因外源氮輸入而降低,這可能是土壤酸化或者NH4+濃度的影響。4、不同施氮水平間土壤酶活性差異不明顯,但是某些特殊時(shí)間或環(huán)境條件下存在差異。如低氮和中氮水平下CS處理的β-葡糖苷酶活性均顯著小于自然氮沉降,而BS、 PS和SS處理β-葡糖苷酶在施氮水平間無顯著差異。CS處理的酚氧化酶活性在試驗(yàn)中后期(第94～232天)表現(xiàn)為氮沉降抑制酶活性,且低氮效果顯著。PS處理的過氧化酶活性在試驗(yàn)后期(第154～232天)表現(xiàn)為中氮顯著大于自然氮沉降。實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí),BS和SS處理的脲酶活性大小均為CKLNMN。從第94天開始,不同施氮水平間的天冬酰胺酶活性也逐漸出現(xiàn)顯著性差異,BS、 PS和SS處理的酶活性大小為CKLNMN,而CS處理中的酶活性與其他三種處理不同,表現(xiàn)為L(zhǎng)NCK。5、凋落葉分解過程也能影響某些土壤酶活性。凋落葉分解前期,BS處理的纖維素酶活性基本上大于其他三種處理的酶活性,但在凋落葉分解后期(154～232天),PS、 CS和SS處理的纖維素酶活性超過BS處理的酶活性。不同處理間過氧化酶、脲酶和蛋白酶活性在凋落葉分解過程中存在一定的差異性,但無明顯的規(guī)律性：實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)不同凋落葉處理間過氧化酶、脲酶和蛋白酶活性的顯著性差異消失。不同凋落葉處理間β-葡糖苷酶活性變化不一致,但在第232天BS處理的β-葡糖苷酶活性最小,而且在自然氮沉降下與SS處理的酶活性存在顯著性差異。酚氧化酶、天冬酰胺酶及酸性磷酸酶活性隨著凋落葉分解并未表現(xiàn)出規(guī)律性變化。6、土壤pH值、銨態(tài)氮和硝態(tài)氮含量可能是影響土壤酶活性的主要因素,而這三個(gè)土壤性質(zhì)在自然氮沉降、低氮和中氮水平間的差異較小,故而無法區(qū)分土壤酶活性在三種施氮水平間的差異。土壤β-葡糖苷酶、脲酶、天冬酰胺酶和酸性磷酸酶活性與凋落葉分解率存在顯著相關(guān)性。二氧化碳通量及土壤微生物生物量均和土壤脲酶、天冬酰胺酶和酸性磷酸酶之間存在顯著相關(guān)性,而纖維素酶與過氧化酶和二氧化碳通量存在顯著相關(guān)性。這意味著土壤微生物和凋落葉分解也能影響土壤酶活性。
【關(guān)鍵詞】：氮沉降 凋落物分解 酶活性 土壤 森林
【學(xué)位授予單位】：福建農(nóng)林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：S714
【目錄】：

• 摘要8-10
• Abstract10-13
• 第一章 引言13-20
• 1.1 大氣氮沉降概述13-14
• 1.2 土壤酶概述14-16
• 1.2.1 土壤酶的定義、來源及作用14-15
• 1.2.2 土壤酶的類型15
• 1.2.3 土壤酶活性的影響因素15-16
• 1.3 氮沉降與土壤酶的關(guān)系16-17
• 1.4 氮沉降對(duì)凋落物分解的影響17-18
• 1.5 研究意義18-20
• 第二章 研究方案20-23
• 2.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)20
• 2.2 樣品采集20-21
• 2.3 技術(shù)路線21
• 2.4 樣品分析21-23
• 2.4.1 測(cè)定方法21-22
• 2.4.2 數(shù)據(jù)處理與分析22-23
• 第三章 土壤理化性質(zhì)與凋落葉變化23-35
• 3.1 土壤理化性質(zhì)23-27
• 3.2 凋落葉分解27-29
• 3.3 凋落葉元素含量29-32
• 3.3.1 凋落葉全碳含量29-30
• 3.3.2 凋落葉全氮含量30
• 3.3.3 凋落葉C：N比率30-31
• 3.3.4 凋落葉全磷含量31-32
• 3.4 分析與討論32-33
• 3.4.1 氮沉降對(duì)土壤理化性質(zhì)的影響32-33
• 3.4.2 氮沉降對(duì)凋落葉分解的影響33
• 3.5 小結(jié)33-35
• 第四章 C-循環(huán)相關(guān)酶35-49
• 4.1 土壤纖維素酶35-37
• 4.1.1 氮沉降對(duì)纖維素酶活性的影響35-36
• 4.1.2 凋落葉分解對(duì)纖維素酶活性的影響36-37
• 4.2 土壤β-葡糖苷酶37-38
• 4.2.1 氮沉降對(duì)β-葡糖苷酶活性的影響37-38
• 4.2.2 凋落葉分解對(duì)β-葡糖苷酶活性的影響38
• 4.3 土壤酚氧化酶38-40
• 4.3.1 氮沉降對(duì)酚氧化酶活性的影響38-39
• 4.3.2 凋落葉分解對(duì)酚氧化酶活性的影響39-40
• 4.4 土壤過氧化酶40-42
• 4.4.1 氮沉降對(duì)過氧化酶活性的影響40-42
• 4.4.2 凋落葉分解對(duì)過氧化酶活性的影響42
• 4.5 分析與討論42-47
• 4.6 小結(jié)47-49
• 第五章 N-循環(huán)相關(guān)酶49-60
• 5.1 土壤脲酶49-50
• 5.1.1 氮沉降對(duì)脲酶活性的影響49-50
• 5.1.2 凋落葉分解對(duì)脲酶活性的影響50
• 5.2 土壤天冬酰胺酶50-53
• 5.2.1 氮沉降對(duì)天冬酰胺酶活性的影響50-52
• 5.2.2 凋落葉分解對(duì)天冬酰胺酶活性的影響52-53
• 5.3 土壤蛋白酶53-55
• 5.3.1 氮沉降對(duì)蛋白酶活性的影響53-54
• 5.3.2 凋落葉分解對(duì)蛋白酶活性的影響54-55
• 5.4 分析與討論55-59
• 5.5 小結(jié)59-60
• 第六章 P-循環(huán)相關(guān)酶60-65
• 6.1 氮沉降對(duì)土壤酸性磷酸酶活性的影響60-61
• 6.2 凋落葉分解對(duì)土壤酸性磷酸酶活性的影響61-62
• 6.3 分析與討論62-63
• 6.4 小結(jié)63-65
• 第七章 結(jié)論與展望65-67
• 7.1 結(jié)論65-66
• 7.2 展望66-67
• 參考文獻(xiàn)67-74
• 已發(fā)表文獻(xiàn)74-75
• 致謝75

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1027587