【摘要】：氮沉降和降水格局變化是全球變化的重要內(nèi)容。作為“生態(tài)系統(tǒng)的工程師”,蚯蚓對(duì)地上地下關(guān)鍵生態(tài)過(guò)程均有深刻的影響。蚯蚓群落對(duì)全球變化的響應(yīng)和反饋是生態(tài)學(xué)和全球變化相關(guān)領(lǐng)域的研究前沿。了解氮沉降及降水格局對(duì)蚯蚓群落特征的影響,是系統(tǒng)開展蚯蚓與全球變化研究的重要切入點(diǎn)。處于我國(guó)南北氣候過(guò)渡帶的河南信陽(yáng)雞公山地區(qū),其生物群落兼具溫帶和亞熱帶的特征,對(duì)氣候變化可能相對(duì)敏感。本研究基于2012年建立的雞公山模擬氮沉降和增雨實(shí)驗(yàn)平臺(tái),在施氮和增雨處理5年后,于2018年5月對(duì)蚯蚓群落、蚯蚓的潛在食物來(lái)源以及蚯蚓生存的環(huán)境條件(理化環(huán)境及微生物群落)等進(jìn)行了較系統(tǒng)的調(diào)查。因?yàn)轵球緺I(yíng)養(yǎng)級(jí)特征在一定程度上可以反映蚯蚓潛在的生態(tài)功能,本研究可以較全面的揭示我國(guó)南北氣候過(guò)渡帶森林蚯蚓群落對(duì)氮沉降和增雨的敏感性。探究了蚯蚓群落結(jié)構(gòu)(物種組成、數(shù)量和生物量)和營(yíng)養(yǎng)級(jí)(~(13)C和~(15)N自然豐度)特征對(duì)施氮方式(林冠和林下)和施氮濃度(25 N ha~(-1)yr~(-1)和50 kg N ha~(-1)yr~(-1))的響應(yīng)規(guī)律;同時(shí),探究了林冠低氮(CN25)和林冠增雨(+30%本底降雨,CW)對(duì)上述蚯蚓群落特征的主效應(yīng)和交互效應(yīng)。結(jié)果表明,盡管雞公山地區(qū)的蚯蚓群落組成理論上可能兼具古北界和東洋界的特定,但本研究?jī)H發(fā)現(xiàn)少量的古北界的蚯蚓類群(正蚓科蚯蚓),而東洋界的代表性蚯蚓(環(huán)毛類)為優(yōu)勢(shì)類群。林下林冠模擬氮沉降實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn):1)林冠模擬氮沉降與傳統(tǒng)的林下模擬氮沉降對(duì)蚯蚓群落結(jié)構(gòu)的影響不完全一致。林下低氮處理未顯著影響蚯蚓的數(shù)量和生物量,林下高氮處理則顯著降低了蚯蚓的數(shù)量和生物量。但是,所有林冠施氮處理均未顯著影響蚯蚓的數(shù)量和生物量�？梢�,傳統(tǒng)的林下高氮模擬氮沉降實(shí)驗(yàn)可能會(huì)高估了氮沉降對(duì)蚯蚓的負(fù)效應(yīng)。2)施氮方式對(duì)兩個(gè)代表性蚯蚓種類(Amynthas sp.1和Amynthas sp.2)的營(yíng)養(yǎng)級(jí)沒(méi)有顯著影響,但林下和林冠高氮處理均提高了蚯蚓的營(yíng)養(yǎng)級(jí)。3)林冠施氮顯著增加了土壤總氮和硝態(tài)氮含量,顯著降低了土壤pH值、土壤總磷和有效磷含量;林下施氮顯著降低了凋落物鈣含量,土壤pH值、土壤碳、總磷以及銨氮含量。4)施氮方式和施氮濃度對(duì)主要土壤微生物類群的生物量沒(méi)有顯著影響。5)RDA的結(jié)果表明蚯蚓群落結(jié)構(gòu)與凋落物和土壤的理化性質(zhì)以及微生物群落結(jié)構(gòu)等都有緊密的聯(lián)系。凋落物的總氮含量及土壤微生物主要類群的生物量與蚯蚓群落大小負(fù)相關(guān),而土壤pH值和DOC含量與蚯蚓群落大小正相關(guān)�？梢�,雖然土壤微生物與蚯蚓群落關(guān)系密切,上述氮沉降對(duì)蚯蚓群落特征的影響,并非通過(guò)改變土壤微生物主要類群的生物量而實(shí)現(xiàn),更可能與氮沉降對(duì)凋落物和土壤理化性質(zhì)的改變有關(guān)。林冠模擬氮沉降和林冠增雨實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn):1)林冠施氮和增雨對(duì)蚯蚓數(shù)量和生物量均無(wú)顯著影響,但施氮和增雨交互時(shí)顯著降低了蚯蚓數(shù)量以及表?xiàng)万球続mynthas sp.1的生物量。2)林冠施氮和增雨均對(duì)Amynthas sp.1營(yíng)養(yǎng)級(jí)無(wú)顯著影響,但增雨有提高Amynthas sp.2營(yíng)養(yǎng)級(jí)的趨勢(shì)(P=0.063)。3)林冠施氮顯著降低了凋落物總磷、土壤總磷和鈣含量及土壤pH值;增雨則顯著提高了凋落物總磷和土壤總磷含量,顯著降低了土壤銨氮含量;林冠施氮和增雨共同作用時(shí)顯著降低了凋落物碳、氮和鈣含量。4)林冠施氮和增雨均對(duì)土壤微生物主要類群的生物量無(wú)顯著影響,但在施氮的基礎(chǔ)上增雨顯著提高了土壤細(xì)菌脅迫指數(shù)。5)RDA結(jié)果表明,土壤理化性質(zhì)的變化可解釋94.67%的蚯蚓群落結(jié)構(gòu)的差異,但土壤微生物群落結(jié)構(gòu)和凋落物理化性質(zhì)也與蚯蚓群落結(jié)構(gòu)有一定聯(lián)系。其中,凋落物氮磷比,土壤DOC與蚯蚓群落大小正相關(guān),土壤有效磷和細(xì)菌脅迫指數(shù)與蚯蚓群落大小負(fù)相關(guān)�？梢�,林冠施氮和增雨共同作用下,蚯蚓群落和土壤細(xì)菌活性都被抑制,具體機(jī)制仍不清楚,但可能與氮磷有效性的明顯增加有關(guān)。
【學(xué)位授予單位】：河南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：Q958
【圖文】：

2 研究區(qū)概況地介紹公山國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)，位于河南省信陽(yáng)市李家寨鎮(zhèn)（31°46′N-4°06′N），地處豫鄂兩省交界處，總面積 2917hm2。海拔最高為 北亞熱帶、暖溫帶森林生態(tài)系統(tǒng)的自然保護(hù)區(qū)[72]。地處北亞熱帶邊影響，四季分明，光、熱、水同期。年平均氣溫 15.2℃，年平。樣地的主要優(yōu)勢(shì)喬木有楓香（Liquidambar formosana）、三角）和栓皮櫟（Quercus variabilis）等，灌木主要有野桐（Mallotus Lindera glauca）等[73-74]。土壤類型為黃棕壤。雞公山背景氮沉yr-1[73-76]。

UN50、CW、CNW，共計(jì) 28 個(gè)樣方，每個(gè)樣方約為 907m。CK 既不增雨也不加 N 溶液，CN25 為林冠施氮 25 kg N ha-1yr-1，UN25 為林下施氮 25 kg N ha-1yr-1，CN50 為林冠施氮 50 kg N ha-1yr-1，UN50 為林下施氮 50kgNha-1yr-1，施氮處理用水量相當(dāng)于每次多施加 3mm 的降水量。CW 為額外增加當(dāng)?shù)啬杲涤炅浚?101.7±67.2 mm）的 30%，約 330mm降水量，CNW 為林冠施氮 25 kg N ha-1yr-1，同時(shí)額外增加當(dāng)?shù)啬杲涤炅康?30%。每年處理時(shí)間為生長(zhǎng)季即每年的 4-10 月份，CN25、CN50、UN25、UN50、CNW每月噴灑一次，CW 和 CNW 每月噴灑水 4 次。均選擇在晴朗無(wú)風(fēng)的傍晚，以最大限度的減少其他因素帶來(lái)的誤差，氮素采用硝酸銨（NH4NO3）（純度為 99.9%，廣州化學(xué)試劑總廠生產(chǎn)）[73-76]。平臺(tái)建成于 2012 年，2013 年 04 月開始運(yùn)行。主要包含了兩個(gè)試驗(yàn)：施氮方式和施氮濃度的處理（CK、CN25、CN50、UN25、UN50），以及林冠施氮和林冠增雨的處理（CK、CN、CW、CNW）其中 CK 和 CN25 為兩個(gè)試驗(yàn)共用，施氮方式和施氮濃度試驗(yàn)中的 CN25 即為施氮增雨試驗(yàn)中的 CN。

圖 4-1-1 氮沉降對(duì)蚯蚓數(shù)量和生物量的影響4.1.3 模擬氮沉降對(duì)雞公山兩種優(yōu)勢(shì)種蚯蚓數(shù)量和生物量的影響施氮方式對(duì) A.sp.1 數(shù)量的影響雖然未達(dá)到顯著水平，但與林冠施氮（CN25、CN50）相比，林下施氮（UN25、UN50）降低了 A.sp.1 的數(shù)量（P = 0.071）；施氮濃度對(duì) A.sp.1數(shù)量并無(wú)顯著影響（P = 0.143）；施氮方式與施氮濃度交互時(shí)對(duì) A.sp.1 數(shù)量同樣無(wú)顯著影響（P = 0.143）。與 CN25 相比，CN50 對(duì) A.sp.1 數(shù)量并無(wú)顯著影響（P = 1），UN25對(duì) A. sp.1 數(shù)量同樣無(wú)顯著影響（P = 0.807）；與 UN25 相比，UN50 顯著降低了 A.sp.1數(shù)量（P = 0.039）；與 CN50 相比，UN50 顯著降低了 A.sp.1 的數(shù)量（P = 0.021）（圖4-1-2A）。林冠施氮對(duì) A.sp.1 數(shù)量并無(wú)顯著影響（P = 0.486），與 CK 相比，CN25 對(duì)A.sp.1 數(shù)量并無(wú)顯著影響（P = 0.299），CN50 對(duì) A.sp.1 數(shù)量同樣無(wú)顯著影響（P = 0.299）；林下施氮?jiǎng)t對(duì) A.sp.1 數(shù)量有顯著影響（P = 0.028），與 CK 相比，UN25 對(duì) A.sp.1 并無(wú)

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2746011