氮磷添加對緩解華北落葉松人工林地力衰退的作用
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【摘要】:華北落葉松(Larix principis-rupprechtii Mayr)是我國暖溫帶亞高山地區(qū)主要的造林樹種,自引種陜西后,部分區(qū)域人工林出現(xiàn)了潛在的地力衰退。本研究以秦嶺幼林齡(5、10年生)、中林齡(23年生)、近熟林(33年生)和成熟林(43年生)的華北落葉松人工林地土壤為研究對象,對土壤表層(0~20 cm)土壤養(yǎng)分和土壤酶季節(jié)動態(tài)進行探究,同時比較5種林齡土壤養(yǎng)分質(zhì)量分?jǐn)?shù)、土壤微生物數(shù)量和土壤酶活性差異并探究三者之間的相關(guān)關(guān)系。此外,還探究了4年施用氮磷肥對已出現(xiàn)地力衰退土壤養(yǎng)分質(zhì)量分?jǐn)?shù)、土壤微生物數(shù)量和土壤酶活性的作用,為人工林的可持續(xù)發(fā)展提供基本的理論依據(jù)。結(jié)果表明:(1)土壤養(yǎng)分(速效氮、速效磷、速效鉀)質(zhì)量分?jǐn)?shù)由大到小排序為近熟林、成熟林幼林齡中林齡,隨林齡增加呈先增加后降低再增加趨勢;土壤有機碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)由大到小排序為近熟林、成熟林中林齡幼林齡,隨林齡增加呈增加趨勢;土壤pH由大到小排序為幼林齡中林齡近熟林、成熟林,隨林齡增加呈下降趨勢;土壤微生物數(shù)量(細菌、放線菌、真菌、總菌數(shù))由多到少排序為近熟林、成熟林幼林齡中林齡,隨林齡增加呈先增加后降低再增加趨勢;土壤酶(脲酶、蔗糖酶、過氧化氫酶)活性由高到低排序為近熟林、成熟林幼林齡中林齡,隨林齡增加呈先升高后降低再升高趨勢;土壤磷酸酶活性由高到低排序為近熟林、成熟林中林齡幼林齡,隨林齡增加呈上升趨勢?傮w分析,中林齡(23年生)華北落葉松人工林地出現(xiàn)土壤肥力下降,土壤酶、土壤養(yǎng)分和土壤微生物互相之間相關(guān)性緊密(P0.05),說明土壤微生物和土壤酶可以作為表征土壤肥力的重要生物學(xué)指標(biāo)。(2)4年施用氮磷肥的結(jié)果表明:所有施肥處理均提高土壤速效氮質(zhì)量分?jǐn)?shù),N1處理提高幅度最大,與CK處理相比,增長6.47 mg/kg,增幅為76.16%;所有施肥處理均提高土壤速效磷質(zhì)量分?jǐn)?shù),P處理提高幅度最大,與CK處理相比,增長6.09 mg/kg,增幅為206.51%;所有施肥處理中,P處理提高土壤速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)最顯著(P0.05),增長17.33 mg/kg,增幅為15.11%;除N2處理以外,其他施肥處理均提高土壤有機碳質(zhì)量分?jǐn)?shù),其中,N2+P處理提高幅度最大,與CK處理相比,增長10.57 g/kg,增幅為105.27%;所有施肥處理均降低土壤pH值,N2+P處理降低幅度最大,與CK處理相比,降低0.42,降幅為7.09%。所有施肥處理中均減少土壤細菌數(shù)量,N2處理降低幅度最大,與CK處理相比,降低3.43×106個/g,降幅為50.00%;所有施肥處理均減少土壤放線菌數(shù)量,N2+P處理降低幅度最大,與CK處理相比,降低4.34×104個/g,降幅為50.00%;所有施肥處理均增加土壤真菌數(shù)量,N1處理提高幅度最大,與CK相比,增加6.66×103個/g,增幅為400.00%。所有施肥處理均增強土壤脲酶活性,N2+P提高幅度最大,與CK處理相比,增加0.50 mg/g,增幅為173.79%;除P處理以外,其他施肥處理均增強土壤蔗糖酶活性,N1處理提高幅度最大,與CK處理相比,增加78.47mg/g,增幅為107.97%;除P處理以外,其他施肥處理均提高土壤磷酸酶活性,N2處理提高幅度最大,與CK處理相比,增加0.31 mg/g,增幅為52.69%;所有施肥處理均提高土壤過氧化氫酶活性,N2+P處理提高幅度最大,與CK處理相比,增加5.08 mL/g,增幅為179.65%。主成分分析結(jié)果表明,N2+P處理施肥效果最佳。(3)5種林齡(8、13、23、33、43年生;下同)土壤養(yǎng)分(除土壤有機碳)和土壤酶季節(jié)變化顯著(P0.05),在整個生長季節(jié)內(nèi),5種林齡土壤養(yǎng)分(速效氮、速效磷、速效鉀、土壤pH)季節(jié)變化規(guī)律一致,其中,土壤速效氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)和速效磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)在萌芽展葉期(5~6月)和落葉期(9~10月)大于生長旺盛期(7~8月),兩者隨季節(jié)變化呈先降低后升高趨勢;土壤速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)和土壤pH值在生長旺盛期(7~8月)大于萌芽展葉期(5~6月)和落葉期(9~10月),兩者隨季節(jié)變化呈先升高后降低趨勢。5種林齡土壤酶(脲酶、蔗糖酶、磷酸酶、過氧化氫酶)季節(jié)變化規(guī)律基本相同,在整個生長季節(jié)內(nèi),其中,土壤脲酶活性和蔗糖酶活性在落葉末期(10月)達到最高峰且高于其他兩個時期,兩者隨季節(jié)變化呈緩慢上升趨勢;土壤磷酸酶活性在生長旺盛期(7~8月)大于萌芽展葉期(5~6月)和落葉期(9~10月),其活性隨季節(jié)變化呈先下降后上升再下降趨勢;土壤過氧化氫酶活性在生長旺盛初期(7月)高于其他兩個時期,其活性隨季節(jié)變化呈先增高后降低的趨勢?傊,5種林齡華北落葉松人工林地土壤肥力均在生長旺盛期(7~8月)出現(xiàn)下降,且與其他時期相比差異顯著(P0.05),為落葉松人工林施肥研究提供了基礎(chǔ)理論依據(jù)。
【關(guān)鍵詞】:森林土壤學(xué) 地力衰退 施肥 土壤養(yǎng)分 土壤酶
【學(xué)位授予單位】:西北農(nóng)林科技大學(xué)
【學(xué)位級別】:碩士
【學(xué)位授予年份】:2016
【分類號】:S714
【目錄】:
- 摘要5-7
- ABSTRACT7-13
- 第一章 文獻綜述13-19
- 1.1 研究背景13-14
- 1.2 國內(nèi)外研究進展14-18
- 1.2.1 人工林地力衰退研究現(xiàn)狀14-15
- 1.2.2 人工林地力衰退產(chǎn)生的原因15-16
- 1.2.3 人工林地力衰退的應(yīng)對策略16-18
- 1.2.3.1 調(diào)整林分結(jié)構(gòu),營造混交林16
- 1.2.3.2 發(fā)揮林下植物功能,改善土壤狀況16
- 1.2.3.3 采取科學(xué)營林措施16-17
- 1.2.3.4 實行輪作制度17
- 1.2.3.5 合理施用肥料17-18
- 1.2.4 物候季節(jié)變化對土壤肥力的影響18
- 1.3 研究的目的與意義18-19
- 第二章 研究內(nèi)容和試驗設(shè)計19-22
- 2.1 研究內(nèi)容19-20
- 2.1.1 華北落葉松林地土壤養(yǎng)分質(zhì)量分?jǐn)?shù)、土壤微生物數(shù)量和土壤酶活性的林齡分布19
- 2.1.2 華北落葉松林地土壤養(yǎng)分、土壤微生物和土壤酶的相關(guān)關(guān)系19
- 2.1.3 施用氮磷肥對已出現(xiàn)土壤肥力下降的華北落葉松人工林地土壤養(yǎng)分、微生物和土壤酶的作用19
- 2.1.4 華北落葉松林地土壤養(yǎng)分質(zhì)量分?jǐn)?shù)和土壤酶季節(jié)變化規(guī)律19-20
- 2.2 技術(shù)路線20
- 2.3 試驗材料20-22
- 2.3.1 試驗樣地選取20
- 2.3.2 研究區(qū)概況20-22
- 第三章 華北落葉松人工林地土壤養(yǎng)分質(zhì)量分?jǐn)?shù)、土壤微生物數(shù)量和土壤酶活性的林齡分布22-29
- 3.1 試驗設(shè)計與方法22-23
- 3.1.1 試驗設(shè)計22
- 3.1.2 樣品采集22
- 3.1.3 測定方法22-23
- 3.1.4 數(shù)據(jù)處理23
- 3.2 土壤養(yǎng)分質(zhì)量分?jǐn)?shù)和土壤酶的林齡分布23-26
- 3.2.1 土壤養(yǎng)分質(zhì)量分?jǐn)?shù)的林齡分布23-24
- 3.2.2 土壤微生物數(shù)量的林齡分布24
- 3.2.3 土壤酶活性的林齡分布24-25
- 3.2.4 土壤養(yǎng)分、土壤微生物和土壤酶的相關(guān)關(guān)系25-26
- 3.3 討論26-28
- 3.3.1 不同林齡土壤養(yǎng)分質(zhì)量分?jǐn)?shù)26-27
- 3.3.2 不同林齡土壤微生物數(shù)量27
- 3.3.3 不同林齡土壤酶活性27
- 3.3.4 土壤養(yǎng)分、土壤酶和土壤微生物的關(guān)系27-28
- 3.4 本章小結(jié)28-29
- 第四章 施用氮磷肥對中林齡華北落葉松土壤養(yǎng)分、土壤微生物和土壤酶的作用29-41
- 4.1 試驗設(shè)計與方法29
- 4.1.1 試驗設(shè)計29
- 4.1.2 樣品采集29
- 4.1.3 測定方法29
- 4.1.4 數(shù)據(jù)處理29
- 4.2 對土壤養(yǎng)分質(zhì)量分?jǐn)?shù)的作用29-32
- 4.2.1 對土壤速效氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)的作用29-30
- 4.2.2 對土壤速效磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)的作用30
- 4.2.3 對土壤速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)的作用30-31
- 4.2.4 對土壤有機碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)的作用31
- 4.2.5 對土壤pH的作用31-32
- 4.3 對土壤微生物的作用32-33
- 4.3.1 對土壤細菌的作用32
- 4.3.2 對土壤放線菌的作用32-33
- 4.3.3 對土壤真菌的作用33
- 4.4 對土壤酶的作用33-35
- 4.4.1 對土壤脲酶的作用33-34
- 4.4.2 對土壤蔗糖酶的作用34
- 4.4.3 對土壤磷酸酶的作用34-35
- 4.4.4 對土壤過氧化氫酶的作用35
- 4.5 評價不同施肥處理對土壤肥力的影響35-37
- 4.5.1 土壤肥力的主成分分析35-36
- 4.5.1.1 初始特征值與方差貢獻率35-36
- 4.5.1.2 因子載荷36
- 4.5.2 各個主成分得分和綜合得分36-37
- 4.6 討論37-39
- 4.6.1 N對土壤養(yǎng)分、土壤酶和土壤微生物的作用37-38
- 4.6.2 P對土壤養(yǎng)分、土壤酶和土壤微生物的作用38-39
- 4.6.3 不同施肥處理對土壤肥力的作用39
- 4.7 本章小結(jié)39-41
- 第五章 不同林齡華北落葉松人工林地土壤養(yǎng)分質(zhì)量分?jǐn)?shù)和土壤酶活性季節(jié)動態(tài)特征41-49
- 5.1 試驗設(shè)計與方法41
- 5.1.1 試驗設(shè)計41
- 5.1.2 樣品采集41
- 5.1.3 測定方法41
- 5.1.4 數(shù)據(jù)處理41
- 5.2 土壤養(yǎng)分質(zhì)量分?jǐn)?shù)的季節(jié)動態(tài)特征41-43
- 5.2.1 土壤有機碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)季節(jié)動態(tài)特征41
- 5.2.2 土壤速效氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)季節(jié)動態(tài)特征41-42
- 5.2.3 土壤速效磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)季節(jié)動態(tài)特征42
- 5.2.4 土壤速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)季節(jié)動態(tài)特征42-43
- 5.2.5 土壤pH季節(jié)動態(tài)特征43
- 5.3 土壤酶的季節(jié)動態(tài)特征43-47
- 5.3.1 土壤脲酶季節(jié)動態(tài)特征43-44
- 5.3.2 土壤蔗糖酶季節(jié)動態(tài)特征44
- 5.3.3 土壤磷酸酶季節(jié)動態(tài)特征44-45
- 5.3.4 土壤過氧化氫酶季節(jié)動態(tài)特征45-47
- 5.4 討論47-48
- 5.4.1 土壤養(yǎng)分質(zhì)量分?jǐn)?shù)季節(jié)變化47-48
- 5.4.2 土壤酶活性季節(jié)變化48
- 5.5 本章小結(jié)48-49
- 第六章 結(jié)論49-50
- 參考文獻50-55
- 致謝55-56
- 作者簡介56
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