华西雨屏区慈竹林凋落叶分解过程养分释放对模拟氮沉降的响应_1

Chengdu 610081 ）
Abstract ：
An in situ experiment was conducted in a Neosinocalamus affinis plantation in rainy area of western China to
－2
study nutrient release of leaf litter in response to simulated nitrogen deposition. Four treatments were set ，i. e. ，null N level （ CK ， 0 kg ·hm a
Li Renhong
1， 2
Hu Tingxing
1
Tu Lihua
1
Liu Chuang
3
Luo Shouhua
1
Xiang Yuanbing
1
Dai Hongzhong
1
Xie Caiyong
1
（ 1. College of Forestry ，Sichuan Agricultural University 2. Sichuan Forestry Inventory and Plan Institute
四川省林业生态工程省级重点实验室 成都 610081 ； 3. 四川省林木种苗站
雅安 625014 ； 成都 610081 ）
摘
要：
通过原位试验， 研究华西雨屏区慈竹林凋落叶养分释放对模拟氮沉降的响应 。 试验设 4 个施氮水平： 对
0 kg ·hm － 2 a － 1 ） 、 50 kg ·hm － 2 a － 1 ） 、 150 kg ·hm － 2 a － 1 ） 和高氮（ HN ， 300 kg ·hm － 2 a － 1 ） 。 结 低氮（ LN ， 中氮（ MN ， 照（ CK ， C， P 和 Mg 元素含 量 总 体 上 呈 下 降 趋 势， N 元 素 表 现 为 下 降 — 上 升 — 下 降， K元 果表明： 1 ） 在凋落叶分解过程中， Ca 元素先升 后 降 。 各 处 理 C ， P， Ca 和 Mg 元 素 都 表 现 为 直 接 释 放， K 元 素 为 富 集—释 素则为上升 — 下降 — 上升， LN ， MN 和 HN 却为直接释放 。2 ） 氮沉降可促进凋落叶 C ， N， P， K， Ca ， Mg 而 N 元素 CK 呈现淋溶 — 富集 — 释放， 放， LN ， MN 和 HN 周转期分别比 CK （ 2. 835 a ） 元素的释放， 其中 MN 促进作用最强； 氮沉降对 N 元素的影响程度最大， 0. 816 和 0. 709 a 。3 ） 分解过程中各处理 C / N 变化趋势为先升高 后 降 低； 总 体 上， 缩短 0. 090 ， 分解前 2 个月 N 沉 降可降低凋落叶 C / N 值， 而 2 个月后提高其 C / N 值 。 关键词： 氮沉降； 养分释放； 慈竹林； 凋落物； 华西雨屏区 文献标识码 ： A 文章编号 ：1001 － 7488 （ 2010 ） 08 － 0008 － 07 中图分类号 ： S718. 554
第8期
李仁洪等： 华西雨屏区慈竹林凋落叶分解过程养分释放对模拟氮沉降的响应
9
向大气中排放的含 氮 化 合 物 越 来 越 多， 大气氮沉降 成比 例 增 加 （ Vitousek et al .， 1997 ； 莫 江 明 等， 2004 ） ， 而且 这 种 趋 势 在 未 来 数 十 年 内 还 将 持 续 下 去（ Galloway et al .，2004 ） 。 目 前 中 国 已 成 为 继 欧 洲、 美国之后的全 球 第 三 大 氮 沉 降 集 中 区 （ Zheng et al .，2002 ） 。 氮沉降的增加已造成河 口 、 海口和江湖 等水域氮富集和陆 地 生 态 系 统 氮 超 负 荷， 并引起一 如影响森林植物生长 、 组成和 系列严重的生态问题， 2003 ） 。 多样性 等， 最 终 导 致 森 林 衰 退 （ 李 德 军 等， 凋落物分解及其养分释放是森林生态系统物质循环 和能量流动的关键 性 过 程， 在高量并持续增加的全 球氮沉降背景下， 研究该过程对氮沉降的响应具有 重要的理论和现实意义 。 氮沉降影响了森林凋落物 并且影响着凋落物 中的营养元素和次 生 物 质 含 量， 因此影响着凋落物的分解（莫江 分解的化学 过 程， 2004 ） 。 有 研 究 认 为 氮 沉 降 对 凋 落 物 分 解 具 明等， 2005 ； 樊 有促进（ Kuperman et al .，1999 ； 项 文 化 等， 2008 ） 、 后保等， 抑制（ Magill et al .，2000 ； 宋学贵等， 2007 ） 和无影响（ Hobbie et al .，2004 ） 3 种作用， 进而 氮沉降相关研究主 影响凋落物的养 分 释 放 。 目 前， 要集中在针阔叶林 生 态 系 统， 而氮沉降对竹林生态 系统凋落物养分释放影响的研究尚未见报道 。 慈竹 （ Neosinocalamus affinis ） 在 我 国 竹 林 中 占 有很大的比重， 也是 近 年 退 耕 还 林 工 程 经 营 的 主 要 竹种之一， 在长江中 上 游 生 态 屏 障 建 设 及 区 域 经 济 发展中具有重要作用 。 华西雨屏区由于其特殊的地 理位置和 气 候 条 件， 年 氮 湿 沉 降 量 达 到 了 82. 4 ～ 147. 5 kg ·hm － 2 （ 涂利华等， 2009 ； 李仁洪等， 2009 ） ， 超出该地 区 的 临 界 负 荷 值， 并 有 逐 渐 增 加 的 趋 势。 本文研究了华西雨屏区慈竹林凋落叶养分释放对氮 沉降的响应， 以期为 评 估 未 来 大 气 氮 沉 降 增 加 对 该 区域竹林生态系统 物 质 循 环 的 影 响 提 供 参 考， 并为 竹林 生 态 系 统 可 持 续 发 展 和 科 学 管 理 提 供 基 础 数据 。
－1 －2
） ，low N level （ LN ， 50 kg ·hm a
－1
－2
a
vel （ MN ， 150 kg ·hm
－2
a
－1
） and high N
level （ HN ，300 kg·hm
） . The results showed as follows ： Different elements showed different trends in the whole
5. 9 cm ， 平均高 13. 2 m 。 竹 林 郁 闭 度 > 95% ， 林下 几乎无植被， 凋落物层厚 1 ～ 3 cm 。2007 年 12 月林 ·hm － 2 ， 地内现存凋落 物 蓄 积 量 为 13 747. 5 kg 叶、 枝 36. 76% 和 4. 24% 。 和箨分别占 59. 00% ， 1. 2 1. 2. 1 研究方法 试验设计 2007 年 11 月， 在慈竹 林 中 建 立
Provincial Key Laboratory of Forestry Ecological Engineering in Sichuan
Ya ’ an 625014 ；
Chengdu 610081 ； 3. Sichuan Forest Tree Seeds and Seedlings Service
C /N
pH
0. 09 ± 0. 01 1. 96 ± 0. 03 3. 04 ± 0. 34 12. 12 ± 0. 09 4. 64 ± 0. 01
试 验 地 慈 竹 林 栽 植 于 1989 年 11 月， 面积
－2 1. 5 hm 2 ， 平 均 密 度 为 750 丛 · hm ，平 均 胸 径
Nutrient Release in Decomposition of Leaf Litter in Neosinocalamus affinis Stands in Response to Simulated Nitrogen Deposition in Rainy Area of Western China
1 772. 2 mm ， 云 雾 多， 相 对 湿 度 大。 土 壤 系 白 垩 纪 灌口组紫色砂页岩 风 化 的 坡 堆 积 物 形 成 的 紫 色 土， 土层厚度 > 40 cm 。 本 研 究 在 施 氮 处 理 前 取 慈 竹 林 测定其土壤初始化学性质（ 表 1 ） 。 土壤混合样，
表1 Tab. 1 慈竹林土壤初始化学性质
近几十年来， 由于矿物燃料燃烧 、 含氮 （ N ） 化肥
的生产和使用 、 人口增长和畜牧业发展等原因， 人类
收稿日期： 2009 － 09 － 06 ； 修回日期： 2010 － 02 － 17 。 “十一五 ” 基金项目： 国家 重大科技支撑计划项目（ 2006 BA01A11 - 03 ） 和四川省重点学科建设项目（ SZD0419 ） 。 * 胡庭兴为通讯作者 。
process ： The concentrations of C ，P and Mg decreased with N increasing ； the N initially decreased ，then increased ，and finally decreased ； the K showed a curve which first increased ，then decreased ，and increased again at the end ； the Ca increased at the beginning and then decreased. The characteristics of nutrient release patterns were as the following ： K accumulated at early stage and released later ； C ，P ，Ca and Mg released all through the process ； N showed a curve of leaching-accumulation-releasing in CK treatment while it was directly releasing in LN ，MN ，HN. N deposition exerted a positive effect on the release of C ，N ，P ，K ，Ca ，Mg with the highest release rate in MN. It suggests that it might take 2. 019 － 2. 853 years to decompose 95% of N element. During the process of leaf litter decomposing under N deposition ， the C / N ratios showed a up-down trend. On the whole ，C / N ratios decreased at the first 2 months ，and then increased. Key words ： nitrogen deposition ； nutrient release ； Neosinocalamus affinis ； leaf litter ； rainy area of western China
第 46 卷 第 8 期 2010年 8 月
林
SCIENTIA
业
科
SILVAE
学
SINICAE
No. 8 Vol. 46 ， 2010 Aug. ，
华西雨屏区慈竹林凋落叶分解过程养分释放 * 对模拟氮沉降的响应
李仁洪
1， 2
胡庭兴
1
涂利华 1 戴洪忠
1
刘 闯 1 谢财永
3
雒守华
1
向元彬
1
（ 1 . 四川农业大学林学院 2. 四川省林业调查规划院
Initial chemical properties of soil in N. affinis stands （ mean ± SD ）
土层深度 全N Soil depth / Total N / cm % 0 ～5
有机质 Organic matter / %
有效 P Available P /%