氮添加对新疆天山雪岭云杉凋落物分解和林下土壤性质的影响

论文摘要

自工业革命以来,矿物燃料的燃烧、含氮化肥的使用以及畜牧业的快速发展等人类活动使大气中活性氮含量激增,导致进入生态系统中的氮含量已远超出了系统对氮素的需求量,过度氮沉降产生的生态学效应已成为各国研究的热点。目前我国已成为全球三大氮沉降集中区之一,且将会成为全球氮沉降速度增加最快的地区。国内外研究已表明,这些增加的外源氮输入已经对湿润地区和半湿润地区的温带以及热带、亚热带生态系统的凋落物分解和土壤性质产生影响。然而目前关于外源氮添加是否影响干旱区温带森林生态系统凋落物—土壤相互关系的研究却相对不足。针对上述问题,本研究以新疆天山雪岭云杉林为研究对象,通过原位方法系统研究雪岭云杉凋落物分解及其林下土壤性质对外源氮添加的响应。本研究的目的是（1）探讨不同外源氮添加水平对雪岭云杉凋落物的分解速率及基质质量的影响;（2）比较不同外源氮添加水平对雪岭云杉林下土壤性质的影响;（3）阐明不同外源氮添加水平对天山森林生态系统凋落物—土壤间的相互关系的影响。研究取得的主要结果如下:1.本研究发现,低氮组和中氮组处理对新疆天山雪岭云杉凋落物的分解起促进作用,高氮组则对凋落物分解起抑制作用。2.对雪岭云杉凋落物分解速率进行Oldson模型拟合可以得知,随施氮水平的增加,雪岭云杉凋落物年分解系数k值呈现出先上升后下降的趋势,具体范围为0.3520.599。N0梯度下拟合方程为:y=104.378e-0.428x,N1梯度下拟合方程为:y=106.723e-0.599x,N2梯度下拟合方程为:y=103.716 e-0.523x,N3梯度下拟合方程为:y=101.404e-0.352x,分解50%和95%所需的时间分别为1.7202.009a和7.0998.550a。3.外源氮添加处理对天山雪岭云杉凋落物元素和化学组成含量以及化学计量比有不同作用。氮添加处理对凋落物中碳元素释放起削弱作用,对凋落物氮元素起富集作用,氮添加对凋落物磷元素的影响较小,但是整体表现为消极影响;低氮组处理对凋落物中木质素分解具有促进作用,高氮组处理显著抑制木质素的降解过程;与对照组相比,氮添加处理对凋落物中纤维素分解具有促进作用,且随施氮量生物增加而增加。在凋落物分解中,低氮组和中氮组处理下的C/N、P/N低于对照组,高氮组处理下则高于对照组;氮添加处理下凋落物中木质素/纤维素高于对照组。4.外源氮添加处理改变天山雪岭云杉林下土壤理化性质与酶活性的关系。对照组中土壤理化性质与土壤酶活性特征的重要排序是电导率>全磷>容重>全氮>含水量>铵态氮>有机碳>pH值;低氮组中土壤理化性质与土壤酶活性特征的重要排序是电导率>含水量>容重>有机碳>全氮>全磷>铵态氮>pH值;中氮组（N2）中土壤理化性质与土壤酶活性特征的重要排序是铵态氮>容重>pH值>全磷>全氮>有机碳>电导率>含水量;高氮组中土壤理化性质与土壤酶活性特征的重要排序是pH值>含水量>容重>全氮>有机碳>电导率>全磷>铵态氮。5.在不同外源氮添加浓度处理下,影响凋落物分解特征的主要驱动因子不同。对照组的主要驱动因子是土壤有机碳和蛋白酶活性;低氮组的主要驱动因子是土壤pH值和酸性磷酸酶活性;中氮组的主要驱动因子是土壤pH值和脲酶活性;高氮组的主要驱动因子是土壤pH值和蛋白酶活性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
•   1.1 研究意义
•   1.2 研究综述：氮添加的现状及进展
•     1.2.1 关于外源氮输入的研究进展
•     1.2.2 外源氮输入对森林生态系统的影响
•     1.2.3 外源氮输入对森林生态系统影响的研究方法
•     1.2.4 述评
•   1.3 研究思路
•   1.4 研究内容
•   1.5 技术路线图
• 第二章 研究区域概况及研究方法
•   2.1 研究区域概况
•   2.2 研究方法
•     2.2.1 样地设置及模拟氮沉降方法
•     2.2.2 样品收集与处理
•     2.2.3 数据计算与统计分析
• 第三章 氮添加对凋落物分解及主要化学成分的影响
•   3.1 氮添加对凋落物分解的影响
•     3.1.1 氮添加对凋落物残留率的影响
•     3.1.2 氮添加对凋落物阶段分解速率的影响
•     3.1.3 凋落物分解速率模型
•   3.2 氮添加对凋落物基质质量的影响
•     3.2.1 氮添加对纤维素、木质素分解的影响
•     3.2.2 凋落物养分元素含量的动态变化
•     3.2.3 凋落物化学计量比值的变化
•   3.3 讨论
•     3.3.1 氮添加对凋落物分解速率变化的影响
•     3.3.2 氮添加对凋落物分解中木质素、纤维素分解的影响
•     3.3.3 氮添加对凋落物分解中养分含量元素分解的影响
• 第四章 氮沉降对土壤主要性质的影响
•   4.1 氮添加对土壤理化特征的影响
•     4.1.1 氮添加对土壤pH值、电导率、含水量和容重的影响
•     4.1.2 氮添加对土壤营养元素含量的影响
•   4.2 氮添加对土壤酶活性的影响
•     4.2.1 土壤脲酶活性
•     4.2.2 土壤蛋白酶活性
•     4.2.3 土壤蔗糖酶活性
•     4.2.4 土壤磷酸酶活性
•     4.2.5 土壤过氧化氢酶活性
•     4.2.6 土壤脱氢酶活性
•   4.3 土壤理化性质与土壤酶活性之间的关系
•   4.4 讨论
•     4.4.1 氮添加对土壤理化性质的影响
•     4.4.2 土壤酶活性的动态变化
•     4.4.3 土壤理化因子与酶活性的相互关系
• 第五章 凋落物分解中的元素释放与土壤性质的关系
•   5.1 土壤理化性质与凋落物分解特征之间的关系
•   5.2 凋落物分解分解指标与土壤酶活性之间的关系
•   5.3 讨论
• 第六章 结论与展望
•   6.1 主要结论
•   6.2 存在的问题与展望
• 参考文献
• 硕士期间发表论文
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 刘旭

导师: 贡璐

关键词: 天山北坡,氮添加,雪岭云杉,凋落物分解,土壤酶活性

来源: 新疆大学

年度: 2019

分类: 基础科学,农业科技

专业: 自然地理学和测绘学,农业基础科学,林业

单位: 新疆大学

基金: 国家自然科学基金地区科学基金项目“季节性雪被对新疆天山雪岭云杉林凋落物分解的影响(31760142)”,2018.01-2021.12,主持人:贡璐

分类号: S714

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