凋落物和氮添加对罗浮栲林土壤分组碳氮的影响

论文摘要

土壤碳、氮在森林生态系统物质循环中起着决定性的作用。土壤碳可利用性的改变,会影响到土壤有机质的稳定性,从而影响土壤团聚体的结构。土壤有机氮是土壤氮的主要形态,有机氮矿化是氮循环的重要途径。人类活动显著增加了氮的生成和沉降速度,过量氮的输入对森林生态系统产生了不同程度的影响。凋落物在分解的过程中,大量的有机碳、氮会归还于土壤,因此土壤表层的凋落物对土壤碳、氮的形成、稳定及转化有着重要的作用。土壤有机质并不是均一的,其与矿物以不同的比例结合成矿物结合态有机质,因此土壤有机质的矿化必然会反映到矿物结合态有机碳、氮的转化以及分配。现有的氮沉降影响研究大多在全土层面进行的,而研究土壤组分碳氮对氮沉降响应的差异及凋落物的作用能揭示氮沉降对土壤的影响机制,因此,本研究选用亚热带常绿阔叶林土壤,采用野外试验和室内培养的方法,通过对土壤进行物理、化学分组,以及外源添加碳、氮培养实验,研究凋落物分解以及碳、氮添加对土壤矿物结合态氮含量、转化和矿化的影响,结果表明:1)HUMIN组分的土壤碳、氮含量均为最高,约占土壤全碳的33.5%和全氮的33.3%。Na2B4O7溶液对土壤SOM的提取能力显著大于其它化学试剂,其次是NaOH和Na4P2O7溶液,这三种试剂共同提取了大部分的土壤可溶性总碳、可溶性总氮以及可溶性有机氮,分别占总量的46.2%、47.9%和76.5%。结果表明,土壤矿物质结合态碳、氮的保持主要是以静电作用力和范德华力（如氢键）,以及通过强键与矿物结合。其中氮添加增加了Na2S2O4和HUMIN组分碳、氮含量,去除凋落物降低了Na2B4O7、H2SO4、Na2S2O4及HUMIN组分的碳含量,降低了NaOH、HF及HUMIN组分氮含量。凋落物-氮添加交互作用显著增加了K2SO4组分氮含量。可见,不同土壤组分的化学稳定特性是造成土壤响应氮沉降差异的主要原因之一。2)土壤经过干筛后,其>2000μm、250-2000μm、53-250μm及<53μm粒径的土壤分别占原土质量的55%、40%、5%及<1%,且土壤中碳、氮含量随着土壤粒径的减小而增加。与CK相比,氮添加显著增加了干筛土壤各个组分碳、氮含量,在<53μm增加幅度最大,而凋落物处理无显著影响。继续湿筛分组后,土壤C/N随着土壤粒径的减小而降低,在<53μm组分最低。其中氮添加使250-2000μm土壤碳含量和20-250μm土壤碳、氮含量显著增加,而对<20μm土壤碳、氮含量无显著影响。与留凋相比,去凋仅使250-2000μm土壤碳含量显著降低,对其它组分碳、氮含量影响均不显著。即氮添加能够抑制土壤有机质的分解,促进土壤小团聚体内碳、氮的稳定。而去除凋落物会导致土壤碳含量显著降低,主要表现在250-2000μm。3)碳添加显著增加了>2000μm土壤矿质氮浓度及矿化速率,氮（丙氨酸、硝酸铵）添加显著增加了各团聚体土壤矿质氮浓度及矿化速率,其中丙氨酸添加所增加的各团聚体氨化速率大于硝酸铵。碳添加增加各组分土壤可溶性有机氮含量71.4%373.6%,增加了250-2000μm和>2000μm矿质氮含量20.8%52.4%,但是降低了<20μm铵态氮含量15.7%55.0%。而氮添加则显著增加了>2000μm土壤矿质氮含量。结果表明,在一个月的培养期内,碳添加促进了<20μm土壤难溶性有机氮转化为可溶性有机氮,对该组分矿化并没有显著影响,但是显著促进了>2000μm组分氮的分解和矿化。而氮添加对氮矿化的影响则随着土壤团聚体粒径的增加而增大。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
•   1.1 研究背景
•   1.2 研究进展
•     1.2.1 凋落物分解对土壤矿物结合态碳氮的影响
•     1.2.2 氮素对土壤矿物结合态碳氮的影响
•     1.2.3 碳对土壤矿物结合态碳氮的影响
•   1.3 研究内容
•   1.4 研究意义
• 第二章 材料与方法
•   2.1 供试土壤
•   2.2 实验设计
•     2.2.1 实验一:凋落物和氮添加对土壤化学分级组分碳氮影响
•     2.2.2 实验二:凋落物和氮添加对土壤物理分级组分碳氮影响
•     2.2.3 实验三:不同类型的碳源与氮源添加对土壤C、N含量的影响
•   2.3 研究方法
•     2.3.1 测定方法
•     2.3.2 计算方法
•     2.3.3 数据处理
•   2.4 技术路线
• 第三章 凋落物和氮添加对土壤化学分级组分碳氮影响
•   3.1 土壤碳、氮含量及碳氮比
•     3.1.1 不同组分中土壤碳、氮含量及碳氮比变化
•     3.1.2 不同处理下土壤碳及碳氮比变化
•     3.1.3 不同处理下土壤氮变化
•   3.2 讨论
•   3.3 小结
• 第四章 凋落物和氮添加对土壤物理分级组分碳氮影响
•   4.1 土壤质量分配
•   4.2 土壤碳、氮浓度及碳氮比
•     4.2.1 干筛法土壤碳、氮浓度及碳氮比
•     4.2.2 干筛后湿筛法250-2000μm土壤碳、氮浓度及碳氮比
•     4.2.3 干筛后湿筛法20-53μm、20-250μm土壤碳、氮浓度及碳氮比
•     4.2.4 干筛后湿筛法<20μm土壤碳、氮浓度及碳氮比
•   4.3 讨论
•   4.4 小结
• 第五章 不同类型碳源与氮源添加对土壤氮的影响
•   5.1 外源碳、氮添加对土壤氮含量的影响
•     5.1.1 碳、氮添加对土壤铵态氮含量的影响
•     5.1.2 碳、氮添加对土壤硝态氮含量的影响
•     5.1.3 碳、氮添加对土壤可溶性总氮含量的影响
•     5.1.4 碳、氮添加对土壤可溶性有机氮含量的影响
•   5.2 外源碳、氮添加后土壤的净氨化速率、净硝化速率
•   5.3 讨论
•   5.4 小结
• 第六章 结论与展望
•   6.1 结论
•   6.2 创新性
•   6.3 展望
• 参考文献
• 攻读学位期间承担的科研任务与主要成果
• 致谢
• 个人简历

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 吴越

导师: 马红亮

关键词: 物理分级,化学分级,土壤团聚体,森林土壤,氮矿化

来源: 福建师范大学

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: 福建师范大学

分类号: S714

DOI: 10.27019/d.cnki.gfjsu.2019.000967

总页数: 80

文件大小: 1289k

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