模拟氮沉降对华西雨屏区巨桉林凋落叶分解的影响
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氮沉降对4个树种外生菌根群落结构和酶活性功能的影响宁晨;马伟;唐盼婷;杨小婕;田雨洋;毛奥平;刘婷;雷志刚【期刊名称】《中南林业科技大学学报》【年(卷),期】2024(44)2【摘要】【目的】氮沉降水平不断上升对森林生态系统产生了不同程度的影响。
过量的有效氮输入导致植物根系对养分获取策略发生变化,从而改变了土壤重要微生物,如树木根系外生菌根ECM群落的结构和生态功能。
了解和确定森林主要树种根系微生物群落活动受氮沉降影响的变化阈值,对于研究森林养分循环特征和可持续经营管理具有重要的指导意义。
【方法】采用室内盆栽试验,选取马尾松、华山松、湿地松和火炬松4个树种进行5个梯度的氮施加(0、15、30、60、150 kg·hm^(-2)·a^(-1)),通过检测树苗的养分含量、ECM根尖酶活性,以及提取鉴定DNA,分析不同松树在氮沉降水平下外生菌根群落结构和酶活性功能的动态变化。
【结果】1)大多数松科树苗的菌根胞外酶活性在氮浓度30 kg·hm^(-2)·a^(-1)时达到了阈值;以分解纤维素为主的G酶在华山松、湿地松和火炬松中随着N浓度增加而持续提高,即便施氮水平达到当地氮沉降水平的10倍(150 kg·hm^(-2)·a^(-1)),酶活性仍未达到阈值;2)对菌根群落进行分析得出,棉革菌属Tomentella在4个树种中都为优势物种,而须腹菌属Rhizopogon、深色内隔菌Phialocephala会因宿主不同呈现不同的侵染丰度;3)华山松和火炬松的ECM菌根群落酶活性在不同氮浓度间无明显差异,即呈现生态冗余。
【结论】在长期氮输入水平升高的情况下,ECM群落组成会因宿主植物和氮沉降水平的变化发生调整,而这一过程中会以变化阈值作为判断标准,该过程对于土壤养分循环中碳氮磷循环以及森林经营管理具有重要的指导意义。
【总页数】10页(P73-82)【作者】宁晨;马伟;唐盼婷;杨小婕;田雨洋;毛奥平;刘婷;雷志刚【作者单位】中南林业科技大学生命科学与技术学院;中南林业科技大学南方林业生态应用技术国家工程实验室;湖南省第三测绘院【正文语种】中文【中图分类】S718.554.2【相关文献】1.模拟氮沉降增加对长白山红松和水曲柳菌根真菌群落结构及多样性的影响2.模拟氮沉降对杉木人工林(Cunninghamia lanceolata)土壤酶活性及微生物群落功能多样性的影响3.氮沉降及菌根真菌对长白落叶松苗木根系构型及根际酶活性的影响4.降水变化和氮沉降对荒漠草原土壤细菌群落结构及酶活性的影响5.降水变化和氮沉降对荒漠草原土壤丛枝菌根真菌群落结构的影响因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
亚热带常绿阔叶林降雨中可溶性碳氮动态及其对模拟氮沉降的响应张萌新;朱琳琳;杨佳;赵阳;徐小牛【期刊名称】《安徽农业大学学报》【年(卷),期】2014(41)4【摘要】通过模拟大气氮沉降,对安徽祁门查湾自然保护区亚热带常绿阔叶林大气降雨及穿透雨进行持续监测,探讨森林降雨中可溶性有机碳、氮动态对大气氮沉降的响应。
本试验设置了2个处理即高氮处理和无添加对照。
结果表明,降雨中水溶性有机碳(TOC)年平均含量为3.204 mg·L-1,NH4+-N为0.243 mg·L-1,NO3--N为0.408 mg·L-1,可溶性有机氮(DON)为0.754 mg·L-1。
经过森林林冠淋洗后,穿透雨中TOC年平均浓度达5.623 mg·L-1,对照林分(5.923 mg·L-1)>高氮处理(5.322 mg·L-1);NH4+-N年平均浓度为0.285 mg·L-1,对照(0.273 mg·L-1)<高氮处理(0.297 mg·L-1);NO3--N年平均浓度为0.509 mg·L-1,对照(0.523 mg·L-1)>高氮处理(0.494 mg·L-1);DON年平均浓度为0.691 mg·L-1,对照(0.665 mg·L-1)<高氮处理(0.716 mg·L-1)。
降雨经过林冠层后,TOC、NH4+-N、NO3--N含量均有明显提高,但DON的含量有所下降;短期的模拟氮沉降对穿透雨可溶性碳和氮没有显著影响。
大气降雨中TOC、NH4+-N、NO3--N、DON含量的季节变化明显,主要受控于降雨强度、降雨量,穿透雨的变化可能和树木的生理需求程度有关。
【总页数】5页(P624-628)【作者】张萌新;朱琳琳;杨佳;赵阳;徐小牛【作者单位】安徽农业大学林学与园林学院;大别山区农林特色产业协同创新中心【正文语种】中文【中图分类】S718.54【相关文献】1.模拟氮沉降对中亚热带森林土壤中可溶性氮含量的影响2.南亚热带森林土壤有效氮含量及其对模拟氮沉降增加的初期响应3.模拟氮沉降对季风常绿阔叶林凋落物碳氮组分的影响4.武夷山亚热带常绿阔叶林土壤养分及酶活性对氮沉降的响应5.安徽老山亚热带常绿阔叶林降雨中氮和可溶性有机碳的动态变化因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
大气氮沉降森林生态系统物种功能多样性机制大气氮沉降森林生态系统物种功能多样性机制_____________________________________________________________________森林是生态系统中最重要的组成部分,其物种多样性和功能多样性为全球生态系统提供了重要的服务和功能。
大气氮沉降对森林生态系统物种多样性和功能多样性有重要的影响,从而影响森林生态系统的稳定性和可持续性。
因此,了解大气氮沉降对森林生态系统物种多样性和功能多样性的影响,对于森林生态系统的可持续发展具有重要意义。
一、大气氮沉降对森林生态系统物种多样性的影响1、影响物种数量大气氮沉降会影响森林物种数量。
在较低的氮沉降量下,树木物种数量会减少,而在较高的氮沉降量下,物种数量会增加。
此外,大气氮沉降会影响其他生物物种的数量,这取决于大气氮沉降的量和变化。
2、影响物种多样性大气氮沉降会影响森林物种的多样性。
一般来说,较高的氮沉降量会促进植物的生长,使其变得更加多样化;而较低的氮沉降量会阻碍植物的生长,使其多样性减少。
此外,大气氮沉降也会影响其他生物物种的多样性。
二、大气氮沉降对森林生态系统功能多样性的影响1、影响土壤肥力大气氮沉降会影响土壤肥力,从而影响森林生态系统功能多样性。
在较低的氮沉降量下,土壤中的有机质含量减少,使土壤肥力下降;而在较高的氮沉降量下,土壤中的有机质含量增加,使土壤肥力上升。
2、影响生物多样性大气氮沉降会影响森林中生物的多样性,从而影响森林生态系统的功能多样性。
较低的氮沉降会阻碍小型动物的生存和发育,而较高的氮沉降则会造成小型动物过度繁衍,从而对其他物种造成竞争压力。
三、大气氮沉降对森林生态系统机制的影响1、影响凋落叶返回机制凋落叶返回机制是一个重要的机制,它促进了土壤有机质含量的保存。
然而,大气氮沉降会影响凋落叶返回机制。
在较低的氮沉降量下,凋落叶将不能正常返回土壤;而在较高的氮沉降量下,凋落叶将过度返回土壤,从而影响土壤有机质含量。
华西雨屏区几种典型人工林降雨截留分配特征赵海蓉;帅伟;李静;吴福忠;杨万勤;谭波【期刊名称】《水土保持学报》【年(卷),期】2014(28)6【摘要】以华西雨屏区几种典型森林类型为研究对象,定位监测了2011年4-12月40场降雨中大气降雨、林冠穿透雨、树干茎流、地表径流和地下渗滤。
结果表明:各树种林冠截留率分别为香樟林31.63%,柳杉林42.73%,混交林49.88%。
当单次降雨量<24mm时,截留量表现为柳杉林>混交林>香樟林;当单次降雨量>24mm 时,截留量表现为混交林>柳杉林>香樟林。
各种林分树干茎流量少,茎流率均低于2%;地表径流量表现为香樟林>柳杉林>混交林,地下渗滤量表现为混交林>柳杉林>香樟林,表明森林植被对降雨截留分配具有显著影响。
相对于单一结构的人工林,混交林林冠截留率较高,地表径流量较少,具有较高的水土保持能力。
【总页数】7页(P94-100)【关键词】径流;森林群落;水土保持;华西雨屏区【作者】赵海蓉;帅伟;李静;吴福忠;杨万勤;谭波【作者单位】四川农业大学生态林业研究所林业生态工程重点实验室;甘孜藏族自治州林业科学研究所【正文语种】中文【中图分类】S714.7;S715.2【相关文献】1.华西雨屏区巨桉人工林凋落物数量及其分解特征 [J], 向元彬;胡红玲;胡庭兴;万见中;普梅;颜震;丁云海2.模拟氮沉降和降雨对华西雨屏区常绿阔叶林凋落物分解的影响 [J], 向元彬;周世兴;肖永翔;胡庭兴;涂利华;黄从德;高保丹3.模拟氮沉降和降雨量改变对华西雨屏区常绿阔叶林土壤有机碳的影响 [J], 向元彬;周世兴;肖永翔;胡庭兴;涂利华;黄从德4.模拟氮沉降和降雨对华西雨屏区常绿阔叶林土壤呼吸的影响 [J], 向元彬;黄从德;胡庭兴;涂利华;周世兴;肖永翔;高保丹5.华西雨屏区不同林龄杉木人工林土壤酶活性的动态变化 [J], 涂程伟;彭彩云;柳苹玉;李琪;张亚;李天玲;肖玖金因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
模拟氮沉降对杉木人工林凋落物氮素含量及归还量的影响
模拟氮沉降对杉木人工林凋落物氮素含量及归还量的影响
作者:樊后保;黄玉梓;裘秀群;王强;陈秋凤;刘文飞;徐雷
作者机构:南昌工程学院,江西,南昌,330029;福建农林大学,福建,福州,350002;安徽工程科技学院,安徽,芜湖,241000;萍乡高等专科学校,江西,萍乡,337055;福建农林大学,福建,福州,350002;福建农林大学,福建,福州,350002;福建农林大学,福建,福州,350002
来源:江西农业大学学报
ISSN:1000-2286
年:2007
卷:029
期:001
页码:43-47
页数:5
中图分类:S718.55
正文语种:chi
关键词:杉木人工林;氮沉降;森林凋落物
摘要:以亚热带杉木人工林为研究对象,开展4种水平的模拟氮沉降处理,分别为N0(对照)、N1(60 kg/hm2·a N)、N2(120 kg/hm2·a N)、N3(240 kg/hm2·a N),每处理重复3次.通过对凋落物进行为期2年的监测后发现,氮沉降使落叶中的氮含量显著增加;凋落物其它组分中的氮含量对氮沉降的响应不敏感,处理之间没有显著差异.与对照(N0)相比,N2和N3处理分别使凋落物氮归还量增加10.9%和32.6%,而N1处理对氮归还量的影响不显著.氮素归还量还表现出一定的季节变化动态,虽各处理之间不尽相同,但总的来说,在2月份和5月份出现两个比较明显的峰值.。
㊀2017年12月J o u r n a l o fG r e e nS c i e n c e a n dT e c h n o l o g y第24期收稿日期:2017G11G06基金项目:国家自然科学基金项目(编号:31270517)作者简介:翁㊀俊(1989 ),男,硕士,主要从事森林生态学和景观生态学方面的研究工作,身份证号码:321281198905108114.模拟N 沉降对粗放和集约经营毛竹林凋落物量的影响研究综述翁俊1,许颖颖2,徐璐2(1.浙江农林大学,浙江杭州311300;2.江苏第二师范学院,江苏南京210013;3.南京农业大学,江苏南京210095)摘要:指出了氮沉降增加作为全球变化的重要现象之一,已经并将继续对毛竹林凋落物量产生影响.综述了模拟N 沉降对亚热带毛竹林凋落物量影响研究的背景和意义,以及国内外的研究动态,分析了研究方法㊁技术路线㊁研究内容及拟解决的关键问题,提出了其研究的特色与创新之处.关键词:氮沉降;粗放经营;集约经营;毛竹;凋落物中图分类号:S 714㊀㊀㊀㊀㊀㊀文献标识码:A㊀文章编号:1674G9944(2017)24G0108G021㊀引言随着农业化肥的大量使用以及畜牧业的发展,大气氮沉降激增.20世纪以来氮沉降已增长了3倍左右,并仍呈上升的趋势,全球氮沉降程度到2050年约为20世纪90年代的两倍[1].我国已成为世界第三大氮沉降区[2],随着我国经济的发展,氮沉降问题将越来越严重[3].2㊀研究的背景和意义氮沉降的增加将不可避免地对生态系统产生广泛的影响[4].毛竹林植物的重要新陈代谢产物就是毛竹林凋落物,毛竹林生态系统能量流的一个十分重要的参数也是毛竹林凋落物,其大小会影响净初级生产力的比例.毛竹林凋落物流也是毛竹林生态系统养分循环中的一个过程,影响土壤生物的生存.我国分布最广㊁栽培和利用历史最悠久的竹种是毛竹(P h y l l o s t a c h y s p u b e s c e n s ).随着林业的发展,40%~50%的毛竹林施行了集约化经营.与传统的竹林管理相比,竹林集约经营的特点是:除林下杂草,反复耕耘㊁施肥等.这些管理措施影响了毛竹林的凋落物动态特性的同时,也提高了毛竹林生产力和竹材产量,但影响大小尚不清楚.我国毛竹林最主要的分布区是亚热带地区[5].自然氮沉降强度高,再加上外源施氮量,将进一步增加毛竹的氮素输入量.因此,在当前和未来如此高强度的氮沉降背景下,毛竹林凋落物量将对氮沉降作出怎样的响应?这需要通过实验研究来回答,这对于正确认识全球气候变化条件下我国毛竹林生态系统的碳汇/源特征及其在减缓气候变化中的地位和作用具有重要的理论意义和科学价值,可为全球变化潜在效应估算和模型模拟预测提供基础数据和技术参数.3㊀国内外研究动态国际上关于氮沉降对凋落物影响的研究已有很多.在中国对凋落物的研究是从20世纪60年代开始的,随着年代的进一步发展,不同树种和养分以及土壤理化性质等方面进行了多次研究,至今已触及到不同气候带的不同森林群落,包括红树林,亚热带混交林㊁山地雨林㊁阔叶红松林.20世纪90年代以后,由于全球碳循环问题在气候变暖的背景下受到广泛关注,氮沉降和凋落物动态及土壤微生物生物量和凋落物分解的研究证得到了科学观察.同时,对凋落物的影响因素和多人研究的结果进行了模拟和总结.4㊀材料与方法4.1㊀研究方法采用氮沉降模拟方法,阐明不同氮沉降强度对毛竹林凋落物量的影响,为全球变化潜在效应估算和模型模拟预测提供基础数据和技术参数.2012年在浙江省杭州市临安区青山镇建立了24块样地,并进行了编号.每块样地里随机放置6个1m ˑ0.5m 的收集框.依据我国亚热带地区的实际氮沉降量及增长趋向[6,7],氮沉降处理设置4个梯度:低氮(L ,30k g N /h a y r )㊁中氮(M ,60k g N /h a y r )㊁高氮(H ,90k g N /h a y r )和对照(C K ,0k g N /h a y r ),每个梯度设3个样方即3个重复,样方之间间隔20m 以上以防相互影响.根据氮处理梯度水平,每个月进行模拟氮沉降喷施一次,每年12次.具体方法为:每月月初将每个样方所需喷施的一定量的N H 4N O 3溶解在10L 自来水中(相当于年增加降水0.3mm ),用喷雾器喷洒在林地上.对照区喷洒等量的水,但不含氮,以减少不同加水量的影响.定期收集凋落物,为了防止雨水和凋落物的分解,801Copyright©博看网 . All Rights Reserved.㊀翁㊀俊,等:模拟N沉降对粗放和集约经营毛竹林凋落物量的影响研究综述自然与生态造成失重或化学成分的变化,间隔时间较短,一般为1个月,每个月底收集凋落物.将凋落物带回实验室后,烘干至恒量,根据测定的干质量,按尺度转换成每月单位面积的凋落物产量(k g/h m2).4.2㊀技术路线全球氮沉降增加 影响陆地生态系统功能 毛竹林凋落物量 解释氮沉降影响毛竹林碳汇/源功能的内在机理.4.3㊀研究内容主要研究在不同强度氮沉降模拟(4个梯度:对照:0k g N/h a y r;低氮:50k g N/h a y r;中氮:100k g N/ h a y r;高氮:150k g N/h a y r)处理下集约经营和粗放经营毛竹林的凋落物量特征.4.4㊀拟解决的关键问题不同水平的氮沉降处理对毛竹林凋落物量影响有所不同.拟解决的关键问题是野外模拟不同强度氮沉降处理下集约经营和粗放经营毛竹林凋落物量特征.5㊀研究的特色与创新之处目前,在北美洲北部和温带森林中,氮沉降对森林生态系统的影响研究较少,在热带和亚热带地区开展的研究也很少.国内已开展的几例关于氮沉降影响森林生态系统功能的研究主要集中在鼎湖山的针阔混交林常绿阔叶林㊁福建杉木人工林㊁长白山的阔叶红松林和次生林.截至目前,关于氮沉降对毛竹林影响的研究还比较少.毛竹林集中分布在我国的中南部地区,该区同时也是当前和今后几十年内我国乃至世界氮沉降最严重的区域,因此选择毛竹林生态系统为对象和切入点,研究氮沉降影响毛竹林凋落物量,既很有特色,又有重要的科学意义和应用价值.参考文献:[1]G a l l o w a y JN,D e n t e n e rFJ,C A P O N E D G,e t a l.N i t r o g e nc yGc l e s:P a s t,p r e s e n ta n df u t u r e[J].B i o g e o c h e m i s t r y,2004,70(2):153~226.[2]H o l l a n dE A,D e n t e n eF JR,B r a s w e l l i BH,e t a l.C o n t e m p o r a r y a n d p r e-i n d u s t r i a l g l o b a lr e a c t i v en i t r o g e n b u d g e t s[C]//N e w P e r s p e c t i v e s o n N i t r o g e nC y c l i n g i nt h eT e m p e r a t ea n d T r o p i c a l A m e r i c a s,S p r i n g e rN e t h e r l a n d s,1999,46:7~43.[3]M o J i a n g m i n g,B r o w nS,X U EJ i n g h u a,e t a l.R e s p o n s eo f l i t t e r d e c o m p o s i t i o n t o s i m u l a t e d N d e p o s i t i o n i n d i s t u r b e d, r e h a b i l i t a t e da n d m a t u r ef o r e s t si ns u b t r o p i c a lC h i n a[J].P l a n t a n dS o i l,2006,282(1~2):135~151.[4]B o x m a nA W,B l a n c kK,B r a n d r u dTE.V e g e t a t i o n a n d s o i l b i o t a r e s p o n s e t o e x p e r i m e n t a l l y-c h a n g e dn i t r o g e n i n p u t s i n c o n i f e r o u s f o r e s t e c o s y s t e m s o f t h eN I T R E X p r o j e c t[J].F o r e s tE c o l o g y a n d M a n a g e m e n t,1998,101(1):65~79.[5]S o n g X i n z h a n g,Z h o uG u o m o,J i a n g H o n g,e t a l.C a r b o n s e q u e sGt r a t i o nb y C h i n e s eb a m b o of o r e s t sa n dt h e i re c o l o g i c a lb e n e f i t s: a s s e s s m e n t o f p o t e n t i a l,p r o b l e m s,a n d f u t u r e c h a l l e n g e s[J].E nGv i r o n m e n t a lR e v i e w s,2011,19(1):418~428.[6]L i uX u e j u n,Z h a n g Y i n g,H a nW e n x u a n,e t a l.E n h a n c e d n i t r o g e n d e p o s i t i o no v e rC h i n a[J].N a t u r e,2013,494(7438):459~462.[7]谢迎新,张淑利,赵㊀旭,等.长江三角洲地区雨水中N H+4-N/ N O-3N和δ15N H+4值的变化[J].应用生态学报,2008,19(9):2035~2041.AR e v i e wo fR e s e a r c ho n t h eE f f e c t s o f S i m u l a t e dN i t r o g e nD e p o s i t i o no n t h e A m o u n t o fL i t t e r o fM o s o B a m b o oW i t hE x t e n s i v e a n d I n t e n s i v eM a n a g e m e n tW e n g J u n1,X uY i n g y i n g2,X uL u2(1.Z h e j i a n g A g r i c u l t u r a l a n dF o r e s t r y U n i v e r s i t y,H a n g z h o u311300,C h i n a;2.T h eS e c o n d N o r m a lC o l l e g e o f J i a n g s u,N a n j i n g2100013,C h i n a;3.N a n j i n g A g r i c u l t u r a lU n i v e r s i t y,N a n j i n g210095,C h i n a)A b s t r a c t:A s o n e o f t h e i m p o r t a n t p h e n o m e n o no f g l o b a l c h a n g e,n i t r o g e n(N)d e p o s i t i o nw o u l d i n f l u e n c eB a m b o o F o r e s t L i t t e r.T h i s p a p e r s u mm a r i z e d t h e s i m u l a t e dNd e p o s i t i o n r e s e a r c h b a c k g r o u n d,s i g n i f i c a n c e,t h e d o m e s t i c a n d f o r e i g n r e s e a r c hd y n a m i c i n f l u e n c eo f t h es u b t r o p i c a lM a ob a m b o of o r e s t l i t t e r.I ta n a l y z e dt h er e s e a r c h m e t h o d s, t e c h n i c a l r o u t e,r e s e a r c hc o n t e n t sa n dk e yp r o b l e m sn e e d e dt ob es o l v e d.F i n a l l y,i t p u t f o r w a r dt h ec h a r a c t e r i s t i c s a n d i n n o v a t i o n s o f t h e r e s e a r c h.K e y w o r d s:n i t r o g e nd e p o s i t i o n;e x t e n s i v em a n a g e m e n t;i n t e n s i v em a n a g e m e n t;M o s o b a m b o o;l i t t e r f a l l901Copyright©博看网 . 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第41卷第5期生态科学41(5): 28–34 2022年9月Ecological Science Sep. 2022 熊露露, 邓小红, 姬拉拉, 等. 不同氮素添加频率模拟氮沉降对桤木人工林生态系统碳储量的影响[J]. 生态科学, 2022, 41(5): 28–34.XIONG Lulu, DENG Xiaohong, JI Lala, et al. Effects of nitrogen deposition on carbon storage of Alnus cremastogyne ecosystem was simulated with different frequency of nitrogen addition[J]. Ecological Science, 2022, 41(5): 28–34.不同氮素添加频率模拟氮沉降对桤木人工林生态系统碳储量的影响熊露露, 邓小红, 姬拉拉, 王健健*贵州大生命科学学院/农业生物工程研究院, 山地植物资源保护与保护种质创新教育部重点实验室, 山地生态与农业生物工程协同创新中心, 贵阳 550025【摘要】为探究不同频率氮素添加模拟大气氮沉降对桤木人工林生态系统碳储量的影响, 采用野外固定样地观测的方法, 研究1年12次氮素添加(高频率)和1年2次氮素添加(低频率), 对桤木人工林生态系统乔木层、林下植被层、凋落物层、土壤层生物量及碳储量的影响。
经过3年不同氮沉降模拟实验, 结果表明: (1) 高频与低频施氮均能增加桤木叶、枝、皮、根、总生物量及碳储量, 其中高频施氮显著增加根生物量及碳储量, 较对照增加了22.98%、24.05%; 而低频施氮显著增加叶、干生物量及枝、叶碳储量。
(2) 低频与高频施氮均显著降低了桤木林下植被生物量及碳储量, 较对照分别降低67.95%、83.97%和79.73%、70.27%, 对碳含量影响不显著。
(3)高频与低频施氮均显著增加L层(0—20 cm)凋落物生物量及L层和F层(20—40 cm)凋落物碳储量, 且高频施氮>低频施氮; 低频施氮显著降低20—40 cm土壤碳储量, 较对照降低20.83%, 高频施氮则对土壤碳含量和土壤碳储量无显著影响。
模拟氮沉降下不同凋落物处理对太岳山华北落叶松林土壤呼吸的影响白英辰;陈晶;康峰峰;程小琴;韩海荣;朱江【摘要】Soil respiration is an important component of the global carbon cycle, and nitrogen deposition may affect soil carbon storage. In order to illustrate the effect of simulated nitrogen deposition and litter treatment control(C), litter exclusion(B), litter and root exclusion(A) on soil respiration, A nitrogen deposition simulation test was carried out at Haodifang forestry station in Taiyue Mountain, Shanxi Province. The results indicated that nitrogen deposition did not change the seasonal patterns of soil respiration, which were mainly controlled by soil temperature and soil moisture. Throughout the observation period, nitrogen deposition promoted soil respiration under different litter treatment, and soil respiration reached a significant level in HN (P< 0.05). HN promoted litter respiration in seasonal period. Litter removal(B) and root and litter removal reduced soil respiration compared with control(C), but the inhibitions were weakened under LN and MN level. Soil sensitivity increased with the growth of nitrogen level. The relationship between soil respiration and soil moisture was not significant, while there was a significant relationship between soil respiration and temperature. Two two-variable composite model with soil temperature and soil moisture(RS=aebTWc) appeared to have a good precision when used to predict the soil respiration compared with one-variable models.%土壤呼吸是全球碳循环的重要组成部分,氮沉降会影响土壤中碳储量变化。
模拟氮沉降对温带典型森林土壤有效氮形态和含量的影响*陈立新段文标**(东北林业大学林学院,哈尔滨150040)摘要通过室内模拟氮沉降试验,研究了氮沉降对温带典型森林土壤有效氮的影响.结果表明:试验期间,与对照相比,经过氮沉降处理的土壤铵态氮、硝态氮和有效氮均呈增长的趋势,增加的程度取决于森林类型、土层、氮处理类型和氮处理的持续时间.氮沉降对不同林型土壤有效氮形态和含量的影响不同,氮沉降对混交林的影响弱于阔叶林,强于针叶人工纯林;土壤A 层对氮沉降的敏感程度大于土壤B 层;铵态氮形态沉降对土壤铵态氮含量的影响比对土壤硝态氮含量的影响大,而硝态氮形态沉降对土壤硝态氮含量的影响比对土壤铵态氮含量的影响大,混合形态的氮沉降对二者均有促进作用,且增加幅度更高;氮沉降对土壤有效氮的影响存在累加效应.关键词氮沉降森林土壤有效氮铵态氮硝态氮文章编号1001-9332(2011)08-2005-08中图分类号S714.2文献标识码AEffects of simulated nitrogen deposition on soil available nitrogen forms and their contents in typical temperate forest stands.CHEN Li-xin ,DUAN Wen-biao (College of Forestry ,NortheastForestry University ,Harbin 150040,China ).-Chin.J.Appl.Ecol .,2011,22(8):2005-2012.Abstract :An indoor experiment was conducted to study the effects of simulated nitrogen depositionon the soil available N in typical temperate forest stands.During the experiment period ,nitrogen deposition increased the soil NH 4+-N ,NO 3--N ,and available N contents ,as compared with thecontrol ,but the increments differed with stand types ,soil layers ,nitrogen treatment types ,and treatment duration.Mixed forest soil had weaker responses in its available N contents to the nitrogen deposition than broad-leaved forest soil but stronger responses than artificially pure coniferous forestsoil ,and soil A horizon was more sensitive to nitrogen deposition than soil B horizon.Ammonium nitrogen deposition had larger effects on soil NH 4+-N content ,nitrate nitrogen deposition had largereffects on soil NO 3--N content ,while mixed ammonium and nitrate nitrogen deposition increasedthe contents of both soil NH 4+-N and soil NO 3--N ,and the increments were higher than those of ammonium nitrogen deposition and nitrate nitrogen deposition ,suggesting the additive effects of themixed ammonium and nitrate nitrogen deposition on the forest soil available N.Key words :nitrogen deposition ;forest soil ;available N ;NH 4+-N ;NO 3--N.*人事部留学回国人员科技活动择优资助重点项目、教育部留学回国人员科研启动基金项目和国家自然科学基金项目(30771708)资助.**通讯作者.E-mail :dwbiao88@163.com 2011-01-14收稿,2011-05-04接受.氮素是植物生长的重要营养元素[1-2],也是调节森林生态系统生产量、结构和功能的关键性元素[3].有效氮指容易被植物吸收的氮,即无机氮或矿质氮(inorganic N /mineral N ).但最近10多年的研究表明,有效氮还包括小分子有机氮,即可溶性有机氮(如氨基酸、氨基糖和核酸等)[4].森林土壤中有效氮主要以铵态氮(NH 4+-N )和硝态氮(NO 3--N )形式存在.它们是植物从土壤中可以直接吸收利用的主要氮形态.而氮沉降造成的氮含量增加会改变土壤原来的氮营养状态,从而对森林生态系统产生影响.因此,研究氮沉降对森林土壤有效氮的影响对了解森林生态系统生产力、营养循环及氮素周转等具有重要意义.目前,国外一些生态学家已开展了有关氮沉降对森林生态系统结构和功能影响的研应用生态学报2011年8月第22卷第8期Chinese Journal of Applied Ecology ,Aug.2011,22(8):2005-2012究[5-7],认为过量的氮沉降是森林衰退的主要原因之一[8].国内关于氮沉降对森林生态系统的影响研究多集中在对植物生理及土壤理化性质的影响[9]、森林植物及凋落物分解的影响[10-12],以及对森林土壤有效氮的影响[2,13-16]等方面,而不同氮沉降形态对森林土壤有效氮的影响研究较少.本研究在位于黑龙江省的凉水国家自然保护区,选取不同森林类型设置样地,通过室内模拟铵态氮、硝态氮沉降试验,探讨不同氮沉降形态对土壤速效氮形态的影响,旨在为进一步研究氮沉降对森林生态系统氮循环的影响提供基础资料.1研究地区与研究方法1.1研究区概况研究地区位于黑龙江省伊春市带岭区凉水国家级自然保护区,地理坐标为128ʎ48'30ᵡ—128ʎ55'50ᵡE,47ʎ7'39ᵡ—47ʎ14'22ᵡN.该地区处于欧亚大陆的东缘,具有明显的温带大陆性季风气候特征.冬长夏短,春季多大风;夏季短暂,温凉多雨;秋季降温急剧,多出现早霜;冬季严寒、干燥、多风雪.年均气温-0.3ħ,年极端最高气温38.7ħ,年极端最低气温-43.9ħ,年降水量676.0mm,年蒸发量805.4mm,平均相对湿度78%,冻土深度2m 左右(个别云冷杉林中有永冻层,冻层厚约30cm),无霜期100 120d.凉水国家级自然保护区为典型的低山丘陵地貌,总面积为6394hm2,南北长11km、东西宽6.25 km.海拔在300 707m.北坡长而缓,南坡短而陡,可达25ʎ以上.土壤主要为温带湿润地区针阔混交林下发育的暗棕壤.地带性植被是以红松(Pinus ko-raiensis)为主的针阔混交林,属典型阔叶红松林亚区,为典型的地带性顶极群落类型.该区最大限度地保存了第三纪植物群落的结构特征,具有古老的区系发生与群落发生的历史.阔叶红松林的组成以红松为主,伴生多种温性阔叶树种.1.2研究方法1.2.1样地设置与样品采集2006年6月28、29日,在凉水国家自然保护区内选择红松人工林、落叶松人工林、原始红松-椴树混交林、原始红松-枫桦混交林和白桦天然次生林5种林型.在每个林型下选择典型地段,建立30mˑ20m的标准地,在每个标准地中按对角线挖掘3个土壤剖面,分别采集A 层、B层土样,共采集30个土样.每个剖面A、B层土壤样品分别装入土壤袋中,带回实验室.林地基本概况见表1.1.2.2室内培养将野外采集的土壤样品风干,捡出树根和石块,过2mm筛,然后将样品装入400mL 烧杯,每个烧杯装入500g土样,杯口用保鲜膜封住,以减少水分的传递.放入20ħ培养箱培养50d.根据当地夏季多年降雨记录及雨水含氮浓度设置3个氮处理:处理1为硫酸铵[(NH4)2SO4]4.3mg·L-1、处理2为硝酸钾(KNO3)2.57mg·L-1、处理3为硫酸铵[(NH4)2SO4]2.15mg·L-1+硝酸钾(KNO3)1.49mg·L-1,每个处理3个重复.以该地夏季(6、7、8月)平均降雨量400mL计算,每次施加量为夏季各月平均降雨量的15%,即20mL,从7月1日开始每隔15d施加一次,对照施加相同的水量.在培养0、10、20、30、50d时取土测定NO3--N和NH4+-N含量.1.2.3测定方法NH4+-N含量测定采用靛酚兰比色法[17],NO3--N含量测定采用酚二磺酸比色法(LY/Y1230—1999)[18].1.3数据处理数据处理采用单因素方差分析法,各处理的差异显著性检验方法为T检验(α=0.05),采用Excel制图.表1试验林地基本特征Table1Basic characteristics of experimental forests林型Forest stand平均土层厚度Mean thickness of soil layer(cm)A0A B平均胸径Mean DBH(cm)平均树高Mean treeheight(m)密度Density(ind·hm-2)林分蓄积量Stand volume(m3·hm-2)原始红松-椴树混交林Natural Korean pineand linden mixed forest0 33 2525 6628.415.0 4.6222.7白桦天然次生林Natural secondary birchforest0 22 2929 6414.613.013.0170.3红松人工林Korean pine plantation0 55 1919 4015.917.525.3335.2落叶松人工林Larch plantation0 33 1919 5621.018.5 6.8248.4原始红松-枫桦混交林Natural Korean pine and Betula costata mixed forest 0 33 2828 6819.611.0 5.5110.96002应用生态学报22卷2结果与分析2.1施氮处理对不同林型土壤NH 4+-N 含量的影响试验期间,与对照相比,经过氮沉降处理的土壤铵态氮含量均呈现出增长趋势(图1).施氮处理后,5个林型中A 层和B 层土壤的铵态氮含量均比对照高,但不同时间各林型的增加幅度不同.与对照相比,原始红松-椴树混交林在施氮初期(3d ),施加图1不同氮处理下各林型土壤的NH 4+-N 含量Fig.1NH 4+-N content of soils in different forest stand soil under different N treatments (mean ʃSE ).a )红松人工林Korean pine plantation ;b )落叶松人工林Larch plantation ;c )原始红松椴树混交林Natural korean pine and linden mixed forest ;d )原始红松枫桦混交林Natural korean pine and Betula costata mixed forest ;e )白桦天然次生林Natural secondary birch forest.CK :对照Control ;Ⅰ:(NH 4)2SO 4;Ⅱ:KNO 3;Ⅲ:(NH 4)2SO 4+KNO 3.下同The same below.70028期陈立新等:模拟氮沉降对温带典型森林土壤有效氮形态和含量的影响(NH4)2SO4、KNO3、[(NH4)2SO4+KNO3]土壤A层的铵态氮含量39.1mg·kg-1(CK)分别增加了10.7%、6.2%、13.3%,土壤B层增加了4.5%、2.5%、5.7%;随着培养时间的延长,两土层的铵态氮含量持续增加,培养50d时,土壤A层分别增加了17.9%、10.9%、27.6%,土壤B层增加了9.9%、5.7%、15.6%.这说明氮沉降对土壤表层的影响要比土壤底层敏感.原始红松-枫桦混交林的增长变化与原始红松-椴树混交林相同,而红松人工林和落叶松人工林的增幅要低于原始红松-椴树混交林,而白桦天然次生林增加幅度最大.由图1还可以看出,施加(NH4)2SO4处理的铵态氮含量增幅要大于施加KNO3处理,但随着处理时间的延长,这种差别逐渐减小,可能是随着氮矿化的进行,各种形态的氮达到了平衡.当同时施加铵态氮和硝态氮时,土壤铵态氮的增幅最大.这与大多数研究结果相同[19-21].由此可见,氮沉降的形态不同,铵态氮初期的增加幅度也不同,且以铵态氮形式沉降的增幅最大.2.2施氮处理对不同林型土壤NO3--N含量的影响由图2可以看出,落叶松人工林、原始红松-椴树混交林和原始红松-枫桦混交林A层土壤硝态氮含量在各氮沉降处理初期(3d)呈现出降低趋势,培养后期5种林型A层和B层土壤硝态氮同铵态氮一样出现了高于对照的格局.施加KNO3,A层、B层土壤硝态氮增加幅度要大于施加(NH4)2SO4,混合型氮肥(NH4)2SO4+KNO3处理增加幅度最大,尤其是培养后期,增加幅度更为明显,并且土壤A层硝态氮含量增加比土壤B层大.在氮沉降初期(3d),与对照相比,施加(NH4)2SO4、KNO3、(NH4)2SO4+KNO3的红松人工林土壤A层硝态氮含量分别增加了6.8%、13.7%、18.2%,土壤B层硝态氮含量分别增加了0.9%、2.5%、4.8%,随着培养时间的延长,硝态氮含量增加显著,到第50天时土壤A层硝态氮含量分别增加了11.75%、18.7%、31.1%,土壤B层硝态氮含量分别增加了1.3%、2.7%、13.0%.本研究施加硝态氮的结果与大多数研究[19-21]相同,均增加了土壤硝态氮的含量.原始红松-椴树混交林和原始红松-枫桦混交林土壤硝态氮含量的增幅大于红松人工林和落叶松人工林,白桦天然次生林土壤硝态氮含量的增幅最大,即阔叶林>针阔混交林>针叶林.这可能是由于针叶林土壤的pH,低不利于自养硝化细菌生长,常抑制硝化作用的进行[22];而阔叶树种的土壤pH较高有利于硝化作用[23-24].因此,不同林型下土壤的硝化率不同.然而,在提高有效性氮含量、降低植物氮需求的条件下,酸性森林土壤中的净硝化也可被诱发[25],且有可能出现硝化率显著提高[26-27].由此可见,不论是阔叶林、针阔混交林,还是针叶林,大气氮输入的增加都导致硝化作用的增强,从而增加土壤硝态氮含量,造成氮的淋溶损失.2.3施氮处理对不同林型土壤有效氮含量的影响从模拟氮沉降对各林型土壤有效氮(铵态氮+硝态氮)的综合影响来看(图3),在整个氮沉降过程中,与对照相比,有效氮含量呈增长趋势,增加程度取决于土层、氮处理类型和氮处理时间.如在氮沉降初期(3d),施加(NH4)2SO4、KNO3、(NH4)2SO4+KNO3氮肥的红松人工林土壤A层有效氮含量分别增长了10.2%、7.0%和14.2%;土壤B层分别增长了3.9%、2.5%和7.5%.可见,随着土层的加深,其受氮沉降的影响逐渐减弱.随着培养时间的延长,A层、B层土壤有效氮含量的增幅也逐渐提高,到培养50d时,A层和B层有效氮含量分别增长了17.2%、11.7%、27.9%和8.6%、5.2%、15.2%,同样,土壤深层的增加量亦低于土壤表层.其他林型增长变化与其相似.这说明培养时间越长,有效氮增加幅度越大,土壤有效氮含量与对照的差距也越来越大.红松人工林施加(NH4)2SO4+KNO3时,土壤A层初期比对照高14.2%,到培养50d时高27.9%,说明氮沉降对土壤有效氮的影响存在累积效应.不同林型施加氮形态不同,土壤对氮沉降的响应也不同,施加KNO3时土壤A层、B层土壤有效氮的增长量最低,施加(NH4)2SO4+KNO3时增长量最高,说明氮以混合形态氮形式出现时,土壤对氮沉降的响应更敏感.不同林型的有效氮含量都有所增加,但增加幅度、响应时间有所差异.在施加氮的初期,氮沉降使不同林型有效氮含量都有所增加,其中,原始红松-椴树混交林和原始红松-枫桦混交林高于红松人工林和落叶松人工林,但弱于白桦天然次生林.同样,不同林型对氮沉降的响应时间有所差异.在A层土壤,随着培养时间的推进,红松人工林出现最大值在培养10d左右,原始红松-椴树混交林在培养20d,落叶松人工林和白桦天然次生林出现在培养30d,而原始红松-枫桦混交林的最大值出现在培养50d.总之,混合形态的氮沉降比单一形态的氮沉降土壤有效氮的增幅更多使土壤A层对氮沉降的反应比土壤B层更敏感;经过氮沉降的土壤有效氮含量大于对照.8002应用生态学报22卷图2不同施氮处理各林型土壤的NO3--N含量Fig.2NO3--N content of soils in different forest stand soil under different N treatments(meanʃSE).3讨论研究期间,与对照相比,氮沉降处理的土壤铵态氮、硝态氮和有效氮含量均呈增长趋势.其中,铵态氮形态沉降时对土壤铵态氮含量的影响较大,硝态氮形态沉降时对土壤硝态氮含量的影响较大,而混合形态的氮沉降使土壤铵态氮、硝态氮和有效氮含量的增幅高于单种形态的氮沉降;土壤A层对氮沉降的敏感强于土壤B层;氮沉降时间越长,样地的土壤铵态氮、硝态氮和有效氮含量与对照样地的差距越大,说明氮沉降对土壤的影响存在累加效应.不同森林类型中,混交林对氮沉降的响应要弱于阔叶林,高于针叶人工纯林.而其增加的程度取决于森林类型、土层、氮处理类型和氮处理时间.这与欧洲和90028期陈立新等:模拟氮沉降对温带典型森林土壤有效氮形态和含量的影响图3施氮处理下不同林型土壤的有效氮含量Fig.3Available N content of soils in different forest stands under different N treatment(meanʃSE).北美的研究结果一致[19-20,28].氮沉降的增加改变了生态系统的氮循环[15,19-29].一般来说,土壤氮矿化速率对氮沉降的响应格局与施氮强度和施氮时间长短有关,土壤氮矿化速率在前期随施氮量的增加而增加,但随着施氮时间的延长,当森林土壤达到氮饱和时则开始下降[28].Gundersen等[19]研究发现,氮沉降的增加促进了土壤氮素的矿化作用,从而增加了土壤中的有效氮含量.袁颖红等[21]研究发现,杉木(Cunning-hamia lanceolata)林土壤NH4+-N和NO3--N的质量分数随氮沉降水平的增加而增加.胡艳玲等[13]研究了长白山阔叶红松林和杨-桦次生林生长季土壤有效氮(铵态氮+硝态氮)含量的变化,结果表明,随氮沉降的增加,两种林型土壤总有效氮、铵态氮和0102应用生态学报22卷硝态氮含量增加,其中,高氮处理的增幅显著,而低氮处理的增幅不明显.Chappell等[29]对沿海花旗松(Pseudotsuga menziesii)林的研究发现,多年氮添加并没有引起土壤氮矿化速率的增加.这与本研究结果存在一定差异,其原因还需进行深入研究.参考文献[1]Sun X-Y(孙向阳).Soil Science.Beijing:China For-estry Press,2004(in Chinese)[2]Geng Y-Q(耿玉清),Sun X-Y(孙向阳),Kang X-G (亢新刚),et al.Soil fertility of different forest types inChangbai Mountains.Journal of Beijing Forestry Univer-sity(北京林业大学学报),1999,21(6):97-101(in Chinese)[3]Zhao Y-T(赵玉涛),Li X-F(李雪峰),Han S-J(韩士杰),et al.Soil enzyme activities under two foresttypes as affected by different levels of nitrogen deposi-tion.Chinese Journal of Applied Ecology(应用生态学报),2008,19(12):2769-2773(in Chinese)[4]Schimel JP,Bennett J.Nitrogen mineralization:Chal-lenges of a changing paradigm.Ecology,2004,85:591-602[5]Kochy M,Wilson SD.Nitrogen deposition and forest ex-pansion in the northern great plains.Journal of Ecology,2001,89:807-817[6]Hall SJ,Matson PA.Nitrogen oxide emissions after ni-trogen additions in tropical forests.Nature,1999,400:152-155[7]Magill AH,Aber JD,Berntson GM,et al.Long-term nitrogen additions and nitrogen saturation 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Journal,1999,63:1448-1454作者简介陈立新,女,1962年生,博士,教授,博士生导师.主要从事森林土壤和林地营养管理.E-mail:lxchen88@163.com责任编辑李凤琴2102应用生态学报22卷。
第47卷第8期 2 0 1 1年8月
林 业 科 学
SCIENTIA SILVAE SINICAE Vo1.47.No.8 Aug.,2 0 1 1
模拟氮沉降对华西雨屏区巨桉林凋落叶分解的影响 胡红玲 张 健 刘 洋 涂利华 向元彬 (1.四川农业大学林学院 四川省林业生态工程重点实验室 雅安625014; 2.马边彝族自治县林业局乐山614600)
摘 要: 2008—01—20l0一O1,对华西雨屏区巨桉人工林进行氮沉降模拟试验,氮沉降水平分别为对照(CK, 0 g N・m~a )、低氮(5 g N・m~a )、中氮(15 g N・hm。。a )和高氮(3O g N・m—a ),把年施氮量分12等份,每 月下旬对各处理施氮(NH NO ),探讨氮沉降持续增加对巨桉凋落叶分解和养分释放过程的影响,及巨桉凋落叶分 解过程中是否存在限制值。结果表明:巨桉凋落叶在分解初期存在一个质量快速损失的淋溶期,而分解后期 (14个月以后)质量损失极其缓慢,残留凋落物处于较稳定状态;氮沉降显著抑制了巨桉凋落叶后期分解,并且低 氮处理抑制作用最强,但氮沉降对凋落物养分释放过程无明显影响;自然分解状态下,巨桉凋落叶分解限制值大约 为90%(CK),而氮沉降使得这一限制值降低,并且低氮(限制值大约为72%)与对照之间差异达到显著水平。 关键词: 氮沉降;巨桉;凋落叶分解;养分释放;华西雨屏区 中图分类号:s718.55 文献标识码:A 文章编号:1001—7488(2011)08—0025—06
Effects of Simulated Nitrogen Deposition on Leaf Litter Decomposition in a Plantation of Eucalyptus grandis,in a Rainy Region of West China
Hu Hongling Zhang Jian Liu Yang Tu Lihua’Xiang Yuanbin ・ (1.Key Laboratory ofEcological Engineering ofSichuan Province College ofForestry,Sichuan Agricultural University Ya'an 625014; 2.Forestry Bureau ofMabian Yi Ethnic Autonomous County Leshan 614600)
Abstract:To detect the effects of nitrogen deposition on leaf litter decomposition of Eucalyptus grandis,and investigate whether there is a limit value in the decomposition process,a field experiment simulating nitrogen deposition was conducted from January 2008 to January 20 1 0 in a plantation of E.grandis,which is located at a Rainy Region of West China.The levels of nitrogen deposition included control(CK,0 g N・m~a ),low nitrogen(5 g N‘m~a ),medium nitrogen(15 g N・m一 a一’)and high nitrogen(30 g N・m一 a一 ).The total annual amount of nitrogen(NH4NO3) application was divided into 1 2 equal parts,and each part was added to the corresponding N-treated plot by the end of each month started from January of 2008.Results indicated that there was a leaching period at the early stages of leaf litter decomposition of E.grandis.Mass loss became very slow at the late stages after 14 months decomposition,and hereafter the litter was relatively stable.N deposition inhibited the decomposition of litter at the late stages and the inhibiting effect in the low—N treatment was strongest.There was no obvious effect of N deposition on nutrients release in the process of litter decomposition in the plantation of E.grandis.In the natural status,the limit value of leaf litter decomposition of E. grandis was about 90%,and N deposition lowered this value.There was significant difference in the limit value between low—N(72%)and the control(90%).The results in this study suggest that small amount of additional N may increase soil carbon pool through inhibiting litter decomposition process at the late stages. Key words: nitrogen deposition;Eucalyptus grandis;leaf litter decomposition;nutrient release;Rainy Region of West China
化石燃料燃烧、氮肥的使用、固氮作物的种植, 以及其他人类活动已经改变了全球氮循环,加速了 活性氮的生成和沉降(Vitousek et a1.,1997;Galloway et a1.,2002,2003,2004)。氮沉降强烈影响陆地上
收稿日期:2010—10—11;修回日期:2011—07—05。 基金项目:国家“十一五”科技支撑计划项目“长江中上游西南山区退化生态系统综合整治技术与示范”(2006BAC01At1),四川省重点学 科建设项目(SZD0419)资助。 张健为通讯作者。 26 林业科学 其他元素如碳元素的循环(Gruber et a1.,2008)。在 模拟氮沉降或施氮试验中发现,活性氮增加对陆地 生态系统凋落物分解有促进作用(Hobbie et a1., 2000;Allison et a1.,2009)、抑制作用(Prescott, 1995;Magill etⅡf.,1998;Hobbie,2008)或者没有 影响(Hobble et a1.,2000;Johnson et a1.,2000; Knops et a1.,2007)。 巨桉(Eucalyptus grandis)是发展短周期工业纸 浆原料林的主要树种之一,在世界上种植十分广泛 (冯茂松等,2003),是世界上栽培面积最大的一种 桉树(陈小红等,2000)。我国于20世纪60年代引 种巨桉,四川I自1986年引入巨桉,经过引种试验,巨 桉已成为四川桉树的主要栽培种(胡天宇等, 1999)。虽然国内外有学者对巨桉人_丁二林林地养分 平衡和凋落物分解动态等作了相关研究(Turner et a1.,1983;Ribeiro et a1.,2002;刘洋等,2006;Xiang et a1.,2007),但巨桉凋落物分解对大气氮沉降增加 的响应尚未见报道。 本研究通过2年的模拟氮沉降和原位分解试 验,探讨氮沉降持续增加对巨桉凋落叶分解和养分 释放过程的影响,及巨桉凋落叶分解过程中是否存 在限制值,为科学经营管理巨桉人工林提供基础数 据和理论依据。 l研究区概况 华西雨屏区是四川盆地西部边缘一个狭长形独 特的自然地理单元,是一个大尺度、复合型的生态过 渡带,也是我国西部地区以阴湿为主要特征的罕见 气候地理单元(庄平等,2002)。研究区位于雅安市 青衣江流域二级阶地后缘老板山中部的四川农业大 学林场试验站内(103。O0 E,30。08 N),海拔660 m, 属于中亚热带湿润气候,处于“华西雨屏”的中心地 带,是四川省多雨中心区之一。该区云雾多,日照时 数少,雨量充沛,相对湿度大。年均气温16.1℃,≥ 10 cc年积温5 23l qc,年均无霜期298天;年均降 雨量l 772.2 mm,年均日照时数l 019.9 h,全年太 阳辐射总量3 640.13 MJ・em~。2008年该区域N 湿沉降量达到了8.24 g・m (涂利华等,2009)。 土壤为黄壤,pH值为4.7,表土(0~20 em)总碳、总 氮、碱解氮、有效磷和速效钾含量分别为14.5 g・kg 、1.25 g・kg~、81.87 mg‘kg。。、86.60 mg・kg 和68.36 mg・kg~。巨桉人工林营造于 2003年5月,造林密度为1 333株・hm (株行距为 1.5 m×5 m) 2 研究方法 2007年lO月,用尼龙网铺于地表收集新鲜凋 落叶(近1~2天凋落),风干,称取20.0 g风干叶装 入20 cm x 20 em的尼龙网袋(孔径1 mm)。取9 袋样品测定初始化学性质及其含水量。2008年1 月,在巨桉林内选择具有代表性的地段作为氮沉降 试验样地。在样地中建立12个3 m×3 m的样方, 样方之间设>3 m的缓冲带。2008年1月21日,将 准备好的凋落袋置于各样方原有凋落物层表面,使 其自然分解,每样方放置凋落袋数目为36袋。用 NH NO 进行模拟氮沉降处理,共设4个水平:对照 (CK,0 g N・m~a )、低氮(5 g N・m。。a )、中氮 (15 g N・m~a )和高氮(30 g N・m~a ),每个水 平3个重复。将各样方年氮施用量分成l2等份,从 2008年1月开始(放置凋落袋之后),每月下旬定量 施人对应各样方,将每份NH。NO 溶解至1 L水中, 用喷雾器在该水平样方中均匀喷洒,对照只喷洒 清水。 从2008年3月开始,以2个月为间隔期收回凋 落叶样品,每次每样方取3袋(即每水平共取回9 袋),总共分12次取回,分解时间为22个月。凋落 袋取回后,风干,除去侵入根系和泥土,于65。c温 度下烘干至恒质量,称干质量并记录。将凋落物样 品粉碎过2 mm筛后装袋,供化学分析使用。凋落 物木质素、纤维素含量用酸性洗涤纤维法(acid detergent fiber method)(Rowland et a1.,1994)测定。 由于测定木质素和纤维素所需样品量较大(>3 g), 而凋落叶分解至第2年时部分样品量过少,故只测 定凋落叶分解第1年该2项指标的含量。全氮采用 半微量凯氏法测定(LY/T 1228--1999)。全磷待测 液和全钾待测液均采用硫酸一高氯酸消煮法制备 (LY/T 1271—1999),全磷采用钼锑抗比色法测定 (LY/T 1270—1999),全钾用TAS一986原子分光光 度计测定(普析公司,北京)。所有化学分析均作3 个重复。巨桉凋落叶初始木质素、纤维素、氮、磷和 钾含量分别为422.0,152.0,1 1.6,0.65和 4.86 mg・g~。 每阶段凋落物质量残留率R 计算方法为: R =X /X。,X 为该阶段凋落物质量(g), 为初始 凋落物质量(g)。每阶段凋落物各成分残留率R 计算方法为:RL=(C x M )/(C。×M0),C 为该 阶段某成分含量(mg・g ),M 为该阶段凋落物总 于质量(g),C 为某成分初始含量(mg・g ),M。为 初始凋落物质量(g)。