【摘要】： 化石燃料的燃燒、化肥的使用和固氮作物的種植極大的影響了活性氮的生成和沉降速率,使得大氣氮沉降成比例增加。我國已成為全球三大氮沉降集中區(qū)之一(分別為歐洲、美國和中國),氮沉降的現(xiàn)狀和未來的發(fā)展趨勢已引起了國際社會的高度關(guān)注。四川省自2000年實施退耕還林工程以來,境內(nèi)形成了大面積的人工林,而以光皮樺(Betula luminifera)為優(yōu)勢樹種的防護(hù)林占了很大比例,在長江中上游生態(tài)屏障建設(shè)及地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中,具有重要的生態(tài)和社會效應(yīng)。本研究以處于四川盆地邊緣華西雨屏區(qū)光皮樺林為對象,通過模擬氮沉降,研究了光皮樺林凋落物分解、土壤呼吸和酶活性動態(tài)對氮沉降的響應(yīng)特征及其機(jī)制,為評估未來大氣氮沉降對該區(qū)森林土壤碳收支狀況提供參考。 從2008年1月至2009年2月,對華西雨屏區(qū)光皮樺人工林進(jìn)行了模擬氮沉降實驗,氮沉降水平分別為：對照(CK,0 g N m-2·a-1)、低氮(L,15g N m-2·a-1)、中氮(M,15 g N m-2·a-1)、高氮(H,30 g N m-2·a-1)、研究氮沉降對光皮樺林凋落物分解、土壤酶活性和土壤呼吸的影響,主要結(jié)果如下： 應(yīng)用分解袋法研究了光皮樺林凋落物分解動態(tài),結(jié)果表明,氮沉降的增加對凋落物分解產(chǎn)生抑制作用,并隨著時間的推移,抑制作用表現(xiàn)的愈明顯,當(dāng)分解進(jìn)行到13個月時,CK,L,M,H凋落物殘留率分別為33.6%,46.5%,49.2%,53.2%。氮沉降的增加抑制了凋落物中纖維素和木質(zhì)素的分解,經(jīng)氮處理后凋落物中纖維素濃度降低而木質(zhì)素的濃度上升,表明木質(zhì)素的分解是制約凋落物分解的關(guān)鍵性因子。凋落物失重率與氣溫和降雨量均存在顯著的線性相關(guān)性(P0.05,n=7)。隨著氮沉降濃度的增加,土壤中有效N、P元素以及pH值產(chǎn)生梯度變化,其中有效P含量和pH值的降低可能是凋落物分解受到抑制的重要非生物因素。土壤中過氧化物酶活性在分解初期受到氮沉降的促進(jìn)而后期受到抑制作用,其與木質(zhì)素失重率存在顯著相關(guān)性(P＜0.05,n=7),而多酚氧化酶活性隨著氮沉降的增加其活性也受到抑制,表明木質(zhì)素降解酶活性的降低可能是凋落物分解受到抑制作用的重要生物因素。 凋落物分解過程中,每次取走分解袋時采集其下0-10cm土壤樣品,測定土壤酶活性。結(jié)果表明,光皮樺林土壤蔗糖酶、淀粉酶、過氧化氫酶、磷酸酶和纖維素酶具有明顯的季節(jié)變化,均在夏季出現(xiàn)活性高峰,而脲酶、過氧化物酶和多酚氧化酶活性未表現(xiàn)出明顯的季節(jié)動態(tài)。。經(jīng)氮沉降處理后,蔗糖酶、淀粉酶和纖維素酶活性仍具有明顯的季節(jié)動態(tài),而過氧化氫酶和磷酸酶活性的季節(jié)動態(tài)不明顯。氮沉降使得土壤蔗糖酶、脲酶活性升高,但隨著施氮量的增加,其促進(jìn)作用減弱,如脲酶、蔗糖酶活性在施加高氮時活性比中氮降低。研究發(fā)現(xiàn),氮沉降促進(jìn)了春季和冬季中蔗糖酶、淀粉酶、磷酸酶和纖維素酶的活性,這可能由于氮沉降刺激了部分在較低溫度下活性較弱的微生物種群的活動,從而提高了土壤中有機(jī)質(zhì)分解相關(guān)酶的活性。 應(yīng)用LI-8100土壤碳通量分析系統(tǒng)和氣壓過程分離(Barometric Process Separation, BaPS)技術(shù)分別研究了土壤呼吸日變化和月動態(tài)。結(jié)果表明,土壤呼吸具有明顯的季節(jié)動態(tài),各處理土壤呼吸最高值均出現(xiàn)在7月份；氮沉降初期,各處理土壤呼吸差異不明顯,5月份以后各氮沉降處理土壤呼吸開始表現(xiàn)出抑制效應(yīng),隨著施氮濃度的增加,抑制效應(yīng)愈加明顯(CKLMH);土壤呼吸日變化基本呈現(xiàn)單峰曲線,呼吸速率最高值一般出現(xiàn)在14：00-16：00。隨著氮沉降的增加,對土壤呼吸產(chǎn)生的抑制效應(yīng)增強(qiáng),這可能與光皮樺林土壤本身的氮素狀態(tài)有關(guān)。各處理土壤呼吸速率與土壤溫度呈極顯著指數(shù)正相關(guān)關(guān)系,對土壤呼吸與土壤溫度和濕度的偏相關(guān)分析得出,溫度能解釋土壤呼吸的大部分變異(50.1%-79.8%),是影響光皮樺林土壤呼吸的主導(dǎo)因子。隨著氮沉降濃度的增加,土壤呼吸的Q10值減小,表明氮沉降可能降低了土壤呼吸的溫度敏感性。
【學(xué)位授予單位】：四川農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類號】：S714
【圖文】：

施氮7個月后，對各樣地(CK，L，M，H)土壤微生物生物量進(jìn)行測定發(fā)現(xiàn)，隨著氮沉降濃度的增加土壤微生物生物量碳下降，分別為0.75，0.65，0.55，0.53g’kg一，(圖19)。

本文編號：2717805