模拟冻融过程对长白山森林土壤有效态碳氮和土壤酶活性的影响

论文摘要

长白山地区在秋末春初季常出现土壤冻融现象,该地区森林生态系统的碳、氮循环以及土壤酶活性受冻融循环过程的影响十分明显。但有关冻融过程对该地区森林土壤的微生物量、氮矿化及酶活性的影响研究较少。因此,本文以长白山地区典型林型（硬阔叶林、红松阔叶林、次生白桦林、长白松林、蒙古栎林和冷杉林）土壤为研究对象,采用模拟冻融循环（-15—5℃）方法,研究了冻融循环中各林型土壤的氮矿化特性和酶活性动态变化,结果表明:1.冻融培养过程中,多数情况下,6种林型0—10 cm 土层的土壤微生物量碳含量高于对照处理（5℃恒温培养的土壤）的土壤,而土壤微生物量氮含量在第8次冻融循环后均低于冻融循环前的土壤,分别比其降低了 89.5%（硬阔叶林）、41.9%（次生白桦林）、74.8%（红松阔叶林）、74.4%（长白松林）、22.0%（蒙古栎林）和3.6%（冷杉林）。冻融循环过程中6种林型下0—10 cm 土层的土壤微生物量碳和土壤微生物量氮均显著高于10—20 cm 土层,表现出明显的土壤微生物量碳和土壤微生物量氮空间异质性特征。2.冻融过程对土壤可溶性有机碳和可溶性有机氮含量影响显著,其动态变化受冻融温度、冻融频次、森林类型和土壤层次的多重制约。6种林型的0—10 cm层土壤可溶性有机碳和可溶性有机氮含量在第8次冻融循环后多低于冻融循环前的土壤,其中,冻融处理下可溶性有机碳含量相比冻融处理前降低了 55.5%（硬阔叶林）、63.4%（红松阔叶林）、3.8%（次生白桦林）、4.9%（长白松林）、18.0%（蒙古栎林）和37.8%（冷杉林）,冻融处理下可溶性有机氮含量相比冻融处理前降低了 13.8%（红松阔叶林）、25.9%（次生白桦林）、28.4%（长白松林）、36.4%（蒙古栎林）和35.0%（冷杉林）。冻融过程中各林型土壤可溶性有机碳和可溶性有机氮存在明显的垂直空间分布特征。3.冻融过程对土壤NO3--N含量影响不明显,每种林型同层次不同循环频次的土壤NO3--N含量间均无显著差异,且0—10 cm层土壤在冻融过程与其对照处理间也多未表现出显著差异。6种林型0—10 cm层土壤的NH4+-N含量随冻融频次的增加表现相似的动态变化趋势,均在第3、4、5次冻融循环时表现出明显的NH4+-N释放特征,其中第5次冻融循环时的土壤NH4+-N含量为最高（硬阔叶林:171.8±81.6 mg·kg-1、红松阔叶林:87.7±22.8 mg·kg-1、次生白桦林:102.6±37.5 mg·kg-1、长白松林:87.2±52.0 mg-kg-1、蒙古栎林:87.1±18.9 mg·kg-1和冷杉林:313.4±2.5mg·kg-1）。6种林型土壤无机氮在第2次冻融循环后表现为无机氮释放过程。4.6种林型氮素矿（硝）化作用对冻融过程的响应明显,冻融温度变化、冻融频次和土壤层次对土壤净硝化率和净氮矿化率影响显著。6种林型下的土壤净硝化率波动偏大,0—10 cm层在第2次冻融后出现最大峰值,其次为第7次冻融循环。在0—10 cm层土壤中,6种林型土壤净硝化率与净氮矿化率均表现为:在短期冻融循环后达到峰值,而后呈现不同程度减小的趋势。5.冻融过程中6种林型土壤脲酶和转化酶活性动态随冻融频次、温度、土层和林型的不同存在明显差异,6种林型0—10 cm层土壤脲酶动态在冻融过程中表现为先升高再下降,最后趋于稳定,而6种林型0—10 cm层土壤转化酶在冻融过程中呈现上升趋势,但各林型0—10 cm层土壤过氧化氢酶对冻融过程的响应不明显。6种林型3种土壤酶活性在冻融作用下的综合表现为:冷杉林最强,长白松林最弱。各个林型下的3种土壤酶活性在冻融过程中均存在明显的空间垂直变异,即0—10 cm层土壤脲酶、转化酶和过氧化氢酶活性分别显著高于10—20 cm 土壤。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 前言
•   1.1 研究目的与意义
•   1.2 国内外研究进展
•     1.2.1 冻融过程对土壤微生物量的影响研究
•     1.2.2 冻融过程对土壤可溶性有机碳和可溶性有机氮的影响研究
• 3^--N和NH₄⁺-N的影响研究'>    1.2.3 冻融过程对土壤NO₃^--N和NH₄⁺-N的影响研究
•     1.2.4 冻融过程对土壤氮矿化的影响研究
•     1.2.5 冻融过程对土壤酶活性的影响研究
• 2 试验设计
•   2.1 材料与方法
•     2.1.1 采样地点概况
•   2.2 研究方法
•     2.2.1 试验样品采集
•     2.2.2 室内模拟培养试验
•     2.2.3 试验样品测定
•   2.3 数据处理
• 3 结果与分析
•   3.1 冻融过程对土壤微生物量碳、氮的影响
•     3.1.1 冻融过程对土壤微生物量碳（SMBC）的影响
•     3.1.2 冻融过程对土壤微生物量氮（SMBN）的影响
•     3.1.3 冻融循环对土壤微生物C/N的影响
•     3.1.4 冻融过程中SMBC与SMBN的关系
•   3.2 冻融过程对土壤可溶性有机碳、氮的影响
•     3.2.1 冻融过程对土壤可溶性有机碳（DOC）的影响
•     3.2.2 冻融过程对土壤可溶性有机氮（DON）的影响
•     3.2.3 冻融过程中土壤DOC与DON的关系
• 3^--N和NH₄⁺-N的影响'>  3.3 冻融过程对土壤NO₃^--N和NH₄⁺-N的影响
• 3^--N的影响'>    3.3.1 冻融过程对土壤NO₃^--N的影响
• 4⁺-N的影响'>    3.3.2 冻融过程对土壤NH₄⁺-N的影响
•     3.3.3 冻融过程对土壤无机氮的影响
•   3.4 冻融过程对土壤氮矿化的影响
•     3.4.1 冻融过程对土壤净硝化率的影响
•     3.4.2 冻融过程对土壤净氮矿化率的影响
•     3.4.3 冻融过程中土壤氮矿化的影响因子
• 3^--N和NH₄⁺-N对净氮矿化率的贡献'>      3.4.3.1 冻融过程中土壤NO₃^--N和NH₄⁺-N对净氮矿化率的贡献
•   3.5 冻融过程对土壤酶活性的影响
•     3.5.1 冻融过程对土壤脲酶（URE）活性的影响
•     3.5.2 冻融过程对土壤转化酶（INV）活性的影响
•     3.5.3 冻融过程对土壤过氧化氢酶（CAT）活性的影响
•     3.5.4 冻融过程中土壤酶活性与土壤有效态碳氮的关系
• 4 讨论
•   4.1 冻融过程对6种林型土壤的SMBC和SMBN的影响
•   4.2 冻融过程对6种林型下的土壤的DOC和DON的影响
• 3^--N和NH₄⁺-N的影响'>  4.3 冻融过程对6种林型下的土壤NO₃^--N和NH₄⁺-N的影响
•   4.4 冻融过程对6种林型下的土壤净氮矿化的影响
•   4.5 冻融过程对6种林型下的土壤酶活性的影响
• 5 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 高珊

导师: 傅民杰

关键词: 冻融循环,微生物量,可溶性有机质,氮矿化,土壤酶活性

来源: 延边大学

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: 延边大学

基金: 国家自然科学基金项目(31560202)

分类号: S714.2;S714.3

总页数: 69

文件大小: 6101K

下载量: 107