【摘要】：氮和磷是維系生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的兩大重要元素,其通過(guò)大氣沉降的形式輸入到陸地和海洋,是陸生和水生生態(tài)系統(tǒng)生物地球化學(xué)循環(huán)中的重要環(huán)節(jié)。隨著人類(lèi)活動(dòng)的日益增強(qiáng),如化肥的大量使用和化石燃料的急劇消耗,以及采礦活動(dòng)的日益頻繁等,導(dǎo)致活性氮和磷的輸入量激增,使得大氣氮、磷沉降已經(jīng)成為地表生態(tài)系統(tǒng)氮磷循環(huán)中的重要組成部分。人類(lèi)活動(dòng)引起的氮和磷元素的時(shí)空格局分布的改變對(duì)森林生態(tài)系統(tǒng)的生物地球化學(xué)循環(huán)產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。通過(guò)對(duì)比研究不同森林類(lèi)型的大氣和穿透雨中氮和磷沉降的時(shí)空分布規(guī)律,可為進(jìn)一步理解森林生態(tài)系統(tǒng)氮、磷養(yǎng)分循環(huán)及其交互作用,保護(hù)森林生態(tài)系統(tǒng)的碳匯功能,減少森林土壤養(yǎng)分流失等方面提供科學(xué)依據(jù)。本研究以河南寶天曼暖溫帶落葉闊葉林、浙江天目山亞熱帶常綠闊葉林、湖南會(huì)同亞熱帶杉木人工林和海南尖峰嶺熱帶山地雨林為主要研究對(duì)象,采用離子交換樹(shù)脂法監(jiān)測(cè)其大氣和穿透雨中氮和磷沉降的時(shí)空變化規(guī)律,主要研究結(jié)果如下:(1)寶天曼、天目山、會(huì)同和尖峰嶺大氣可溶性無(wú)機(jī)氮沉降通量分別為27.58±1.80,17.09±2.37,15.60±1.12和15.08±1.43 kg ha~(-1) yr~(-1),在空間格局上呈現(xiàn)出自北向南降低的趨勢(shì)。(2)銨氮是氮沉降的主要形態(tài),四個(gè)站點(diǎn)的銨硝比在1.65~7.57范圍內(nèi),表明其受農(nóng)業(yè)和畜牧業(yè)造成的氨揮發(fā)影響相對(duì)較大,而受工業(yè)活動(dòng)的影響相對(duì)較小。(3)寶天曼和天目山的大氣可溶性氮沉降在非生長(zhǎng)季高于生長(zhǎng)季,可能與這兩個(gè)站點(diǎn)所處區(qū)域冬季能源消耗較大有關(guān)。此外,非生長(zhǎng)季的降雨較低時(shí)大氣懸浮顆粒物的集聚狀態(tài)增強(qiáng)而提高大氣氮沉降。會(huì)同和尖峰嶺的大氣可溶性無(wú)機(jī)氮沉降在生長(zhǎng)季高于非生長(zhǎng)季,一方面可能是由于春播時(shí)集中施肥導(dǎo)致氨揮發(fā)增強(qiáng);另一方面,由于生長(zhǎng)季溫度升高,土壤硝化和反硝化過(guò)程加劇。(4)寶天曼、天目山、會(huì)同和尖峰嶺大氣磷沉降通量分別為1.51±0.11,0.56±0.07,1.34±0.12和0.16±0.01 kg ha~(-1) yr~(-1),受周邊城市的影響較大。大氣磷沉降均在生長(zhǎng)季低于非生長(zhǎng)季,可能由于冬、春季節(jié)(非生長(zhǎng)季)風(fēng)力較大,大氣遠(yuǎn)距離傳輸帶來(lái)的磷沉降增強(qiáng);同時(shí),風(fēng)可使站點(diǎn)原位土壤揚(yáng)塵,使得磷沉降加劇。(5)寶天曼、天目山和會(huì)同的大氣氮沉降高于穿透雨,表明喬木冠層對(duì)氮的截留作用較強(qiáng)。同時(shí),由于林冠葉片表面對(duì)氮素的吸收和吸附作用較強(qiáng),進(jìn)一步降低了穿透雨中的氮。(6)寶天曼、天目山和尖峰嶺的大氣磷沉降均低于穿透雨,表明冠層淋溶在森林生態(tài)系統(tǒng)磷循環(huán)中扮演重要角色。由于降雨中磷元素含量本身較低,且針葉林葉片磷含量普遍低于闊葉林葉片,而雨水的淋溶作用有限,使得會(huì)同杉木人工林的林內(nèi)和林外降雨中的磷差異不顯著。(7)寶天曼、天目山、會(huì)同和尖峰嶺大氣沉降的氮磷比分別為18.3±0.5,30.7±3.5,11.7±2.4和91.9±9.7,表明尖峰嶺和會(huì)同的外源養(yǎng)分輸入分別存在明顯的磷和氮限制傾向;寶天曼和天目山較高的氮磷比亦表明存在磷輸入相對(duì)不足。(8)寶天曼、天目山、會(huì)同和尖峰嶺穿透雨中的氮磷比明顯低于大氣沉降,表明喬木冠層對(duì)氮的截留比磷更強(qiáng),導(dǎo)致穿透雨的氮磷比減小。盡管大氣氮沉降增強(qiáng)和CO_2濃度升高帶來(lái)的施肥效應(yīng)可以增強(qiáng)森林植被的生長(zhǎng)和碳匯功能,然而由此所導(dǎo)致的磷限制將會(huì)削弱其效應(yīng)。未來(lái)的研究需要綜合考慮氮和磷的化學(xué)計(jì)量學(xué)平衡關(guān)系進(jìn)行森林資源管理與可持續(xù)經(jīng)營(yíng)。
【圖文】：

圖 2-2 離子交換樹(shù)脂柱照片。藍(lán)色管內(nèi)裝有離子交換樹(shù)脂，白色管用于野外遮陰，三角鐵和圓頭筋分別用于固定內(nèi)管和外管。Figure 2-2 Photos of ion exchange resin tube. The blue tube contains the ion exchange resins and the wrtube is for shading in the field. The L-angle iron and stainless-steel bar are used to fix the outer and innetubes, respectively.在各試驗(yàn)樣地的非林地處（無(wú)喬木冠層覆蓋）及不同林型的喬木林冠下分別放置只樹(shù)脂柱，其中 5 支用于吸附降雨中的陰陽(yáng)離子（即 5 個(gè)試驗(yàn)重復(fù)），1 支為空白對(duì)照用于校正離子交換樹(shù)脂的本底值。樹(shù)脂柱底端據(jù)地面 50 cm，避免暴雨引起的地表濺影響測(cè)試結(jié)果。試驗(yàn)采用完全隨機(jī)設(shè)計(jì)，樹(shù)脂柱布設(shè)時(shí)盡可能覆蓋較大的空間范圍以坡度、坡向，以提高試驗(yàn)的代表性。試驗(yàn)共持續(xù)一年，期間樹(shù)脂柱于 2015 年 10 月（20年 5 月至 10 月，生長(zhǎng)季）和 2016 年 4 月（2015 年 11 月至 2016 年 4 月，，非生長(zhǎng)季分兩次收集。2.3 實(shí)驗(yàn)室分析2.3.1 離子交換樹(shù)脂的洗脫
【學(xué)位授予單位】：西北農(nóng)林科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：S718.5

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前2條

1 王小治;尹微琴;單玉華;封克;朱建國(guó);;太湖地區(qū)濕沉降中氮磷輸入量——以常熟生態(tài)站為例[J];應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào);2009年10期

2 李德軍,莫江明,方運(yùn)霆,彭少麟,Per Gundersen;氮沉降對(duì)森林植物的影響[J];生態(tài)學(xué)報(bào);2003年09期

本文編號(hào)：2706138