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外源氮输入对毛竹林土壤甲烷吸收的影响

2020-12-08阅读(535)

外源氮输入对毛竹林土壤甲烷吸收的影响

论文摘要

森林土壤CH4吸收是CH4产生、传输和氧化过程综合作用的结果。森林土壤是大气CH4最为有效的陆地生物汇,占全球土壤CH4吸收量的52%。外源氮输入是影响森林土壤CH4吸收过程的关键因子之一。目前,中国已经成为继欧洲和北美之后的第三大氮沉降区域,氮沉降量为12.9-21.1 kg ha–1yr-1。不断增加的氮沉降会影响陆地生态系统中碳循环,相对于有效氮匮乏的北方森林,处于全球氮沉降高值区、土壤氮素相对富集的亚热带毛竹林土壤CH4吸收对外源氮输入更为敏感,但目前关于氮输入对竹林生态系统土壤CH4吸收的研究还鲜有报道。本研究以典型亚热带地区毛竹人工林为研究对象,研究不同剂量及不同类型的氮输入（CK、L-NH4Cl、H-NH4Cl、L-KNO3、H-KNO3）对毛竹林土壤CH4通量、地下5cm土壤温度、土壤含水量、pH、NH4+-N、NO3--N含量、水溶性有机碳、氮含量（WSOC、WSON）、微生物生物量碳、氮含量（MBC、MBN）、酶（脲酶、蔗糖酶和过氧化氢酶）活性的影响,探讨毛竹林土壤CH4吸收通量与土壤环境因子之间的关系,揭示不同剂量及不同类型的氮输入对毛竹林土壤CH4吸收的影响及其机理,为外源氮输入引起大气CH4浓度变化及对森林生态系统的影响提供参考依据。主要研究结果如下:（1）不同剂量以及不同类型的氮输入条件下,毛竹林土壤CH4吸收通量变化趋势相似。毛竹林土壤CH4累积吸收量分别为3.66、0.65、0.46、0.65和0.40 kg CH4ha–1yr-1,与对照相比,施加低剂量的NH4Cl与KNO3导致土壤CH4累积吸收量吸收分别减少了82.36%和82.14%,高剂量的NH4Cl与KNO3导致土壤CH4累积吸收量吸收分别减少了87.33%和88.94%。总体而言,与对照相比,氮输入显著抑制土壤CH4吸收,但氮输入处理之间差异不显著。（2）不同剂量以及不同类型的氮输入对地下5cm土壤温度和土壤含水量均无显著影响,但显著提高了土壤NH4+-N含量、WSON、MBC和MBN含量,显著降低了土壤pH值。（3）不同剂量以及不同类型的氮输入条件下,土壤酶（脲酶、蔗糖酶和过氧化氢酶）活性的季节变化趋势相似。氮输入提高了土壤脲酶活性,增幅为7.84-23.64%,除了L-NH4Cl处理,其他处理间土壤脲酶活性无显著差异。氮输入显著降低了土壤蔗糖酶的活性,降幅为8.23-19.21%。氮输入提高了土壤过氧化氢酶的活性,增幅为7.84-23.64%,除了H-KNO3处理,其他处理间土壤过氧化氢酶的活性无显著差异。（4）土壤CH4吸收通量与土壤含水量呈极显著负相关性（P<0.01）,与NH4+-N含量、NO3--N含量、WSON含量以及蔗糖酶活性之间具有显著的负相关性（P<0.05）,而与地下5cm土壤温度、土壤pH、WSOC含量、MBC、MBN含量和脲酶活性无显著相关。多元回归分析表明,土壤含水量、蔗糖酶活性、WSON、土壤NO3--N含量和土壤NH4+-N含量能够解释其季节变异的54.06%。不同剂量及不同类型的氮输入对毛竹林土壤CH4吸收和土壤环境因子（如温度、水分、NH4+-N含量、NO3--N含量、酶活性等）造成了不同的影响。研究结果表明外源氮输入主要通过影响土壤氮素含量以及酶活性,从而显著抑制了毛竹林土壤CH4吸收。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 1 文献综述
  •   1.1 大气氮沉降
  •     1.1.1 国内外大气氮沉降的研究进展
  •     1.1.2 大气氮沉降对土壤理化性质的影响
  •     1.1.3 大气氮沉降对土壤酶活性的影响
  •     1.1.4 大气氮沉降对土壤微生物的影响
  • 4吸收'>  1.2 森林土壤CH4吸收
  • 4吸收对增氮响应特征'>  1.3 森林土壤CH4吸收对增氮响应特征
  • 4吸收对增氮响应的机制'>  1.4 森林土壤CH4吸收对增氮响应的机制
  • 4吸收对增氮响应的物理性调节机制'>    1.4.1 森林土壤CH4吸收对增氮响应的物理性调节机制
  • 4吸收对增氮响应的生物化学机制'>    1.4.2 森林土壤CH4吸收对增氮响应的生物化学机制
  • 4吸收对增氮响应的微生物学机制'>    1.4.3 森林土壤CH4吸收对增氮响应的微生物学机制
  •   1.5 科学问题的提出
  • 2 研究背景与研究思路
  •   2.1 研究背景
  •   2.2 研究内容
  •   2.3 技术路线
  • 3 研究区域与研究方法
  •   3.1 研究区域概况
  •   3.2 试验设计
  •   3.3 测定项目与方法
  • 4气体采集与测定'>    3.3.1 土壤CH4气体采集与测定
  •     3.3.2 毛竹林土壤基本理化的测定
  •     3.3.3 土壤铵态氮与硝态氮含量的测定
  •     3.3.4 土壤WSOC与 WSON含量的测定
  •     3.3.5 土壤MBC与 MBN含量的测定
  •     3.3.6 土壤脲酶、蔗糖酶与过氧化氢酶活性的测定
  •   3.4 数据处理和分析
  • 4 结果与分析
  •   4.1 氮输入对对毛竹林土壤理化性质的影响
  •     4.1.1 氮输入对毛竹林土壤温度、土壤含水量和pH的影响
  •     4.1.2 氮输入对毛竹林土壤WSOC和 MBC的影响
  •     4.1.3 氮输入对毛竹林土壤WSON和 MBN的影响
  • 4+-N和NO3- -N含量的影响'>    4.1.4 氮输入对毛竹林土壤NH4+-N和NO3--N含量的影响
  •   4.2 氮输入对毛竹林土壤酶活性的影响
  • 4通量的影响'>  4.3 氮输入对毛竹林土壤CH4通量的影响
  • 4通量与环境因子之间的关系'>  4.4 毛竹林土壤CH4通量与环境因子之间的关系
  • 4通量与土壤温度、土壤含水量和pH的关系'>    4.4.1 毛竹林土壤CH4通量与土壤温度、土壤含水量和pH的关系
  • 4通量与WSOC、MBC、WSON、MBN、NH4+-N以及NO3--N的关系'>    4.4.2 毛竹林土壤CH4通量与WSOC、MBC、WSON、MBN、NH4+-N以及NO3--N的关系
  • 4通量与土壤酶活性的关系'>    4.4.3 毛竹林土壤CH4通量与土壤酶活性的关系
  • 5 讨论
  •   5.1 氮输入对毛竹林土壤理化性质的影响
  •     5.1.1 氮输入对毛竹林土壤pH值的影响
  • 4+-N和NO3--N含量的影响'>    5.1.2 氮输入对毛竹林土壤NH4+-N和NO3--N含量的影响
  •     5.1.3 氮输入对毛竹林土壤WSOC和 MBC的影响
  •     5.1.4 氮输入对毛竹林土壤WSON和 MBN的影响
  •   5.2 氮输入对酶活性的影响
  • 4通量的影响'>  5.3 氮输入对土壤CH4通量的影响
  • 4通量的影响'>    5.3.1 土壤温度和土壤含水量对CH4通量的影响
  • 4通量的影响'>    5.3.2 氮输入对毛竹林土壤CH4通量的影响
  • 6 结论与展望
  •   6.1 主要研究结论
  •   6.2 展望
  • 参考文献
  • 个人简介
  • 硕士期间发表论文情况
  • 致谢

    • 文章来源

    类型: 硕士论文

    作者: 何姗

    导师: 刘娟

    关键词: 大气氮沉降,毛竹林,吸收,土壤吸收,环境因子,土壤酶

    来源: 浙江农林大学

    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: 浙江农林大学

    基金: 国家自然科学基金项目“外源氮输入对毛竹林土壤 CH4吸收的影响及其微生物机理的研究”(编号:31700540)

    分类号: S714

    总页数: 60

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