氮磷添加对杉木凋落叶质量的影响及其分解过程
作者单位：江西农业大学
学位级别：硕士
导师姓名：陈伏生;方向民
授予年度：2019年
学科分类：09[农学] 0903[农学-农业资源与环境]
主 题：杉木 氮磷添加 凋落叶基质质量 凋落叶分解 微生物群落
摘 要：杉木(Cunninghamia lanceolata)是我国亚热带地区重要造林树种,地力衰退和养分归还慢是限制杉木人工林持续生产力维持的重要因素,而凋落物分解释养是杉木林养分归还土壤的重要途径。在人工林集约经营模式下,施肥(N、P添加)成为改善林地养分供应和维持生产力的重要措施,但施肥会同时改变凋落物分解的内在和外在条件影响分解过程。目前,由N、P添加引起的凋落物质量变化导致的凋落物分解过程的改变研究较少,相关微生物调控机制还不清楚。本研究以杉木人工林为对象,2011年起在江西泰和布设N、P添加样地,具体为CK(对照)、N1(50 kg N·hm·a)、N2(100 kg N·hm·a)、P(50 kg P·hm·a)、N1P和N2P,其中N添加处理施用NHNO,P添加处理施用NaHPO。于N、P添加处理5年后,收集样地杉木凋落叶,分析N、P添加对凋落叶质量的影响,并将所有凋落叶放入CK样地进行2年分解试验,分析凋落叶分解过程中质量衰减,N和P释放规律,结构性碳水化合物含量变化,并结合微生物类群改变,探究N、P添加引起的凋落叶质量改变对其分解的影响机制,得到以下初步结果:(1)N、P添加显著影响凋落叶N、P含量,但对C含量无显著影响。N、P添加处理显著提高凋落叶N含量,且在N、P同时添加后N含量增加更显著。P添加提高凋落叶P含量,但P含量不受N添加的影响,P、N1P和N2P处理后凋落叶P含量比CK高75.8%、84.8%和103.0%。N添加显著降低C/N,而P添加处理显著降低C/P和N/P。凋落叶木质素和纤维素含量不受N、P添加的影响,但半纤维素在P添加后显著降低。(2)凋落叶质量残留率在分解080 d下降较慢,18060 d快速下降,36020 d下降速度减缓。分解360 d和720 d时,质量残留率分别下降39.4%和50.2%。分解360 d,N2P处理后凋落叶质量残留率下降14.8%;分解720 d,N2、P、N1P和N2P处理与CK差异显著,且分别下降10.6%、12.4%、11.8%和22.3%。(3)凋落叶N释放过程在不同N、P添加处理后表现不同。凋落叶N在CK、P、N1和N1P处理后在90 d表现出短暂富集,之后释放。而N2和N2P处理后凋落叶N在整个分解期表现为释放过程。分解720 d,与CK相比,N1、N2、N1P和N2P处理后凋落叶N残留率分别增加11.2%、16.0%、10.7%和11.3%。凋落叶P在分解过程中有明显的富集过程,且持续到分解180 d。凋落叶P平均残留率在分解180 d为138.1%,而分解720 d为55.7%。整体上N、P添加处理后凋落叶P均表现为富集-释放过程,但非P添加处理(CK、N1和N2)在180 d表现出更强的富集作用,而有P添加处理(P、N1P和N2P)富集作用较弱。分解720 d,P、N1P和N2P处理后凋落叶P残留率显著低于CK。(4)木质素、纤维素和半纤维素残留率随分解进行呈下降趋势。分解720 d,P、N1P和N2P处理后凋落叶木质素残留率显著低于CK。分解360 d,凋落叶纤维素残留率在P、N1P和N2P处理后显著低于CK,但分解540 d和720 d,各处理间无显著差异。(5)分解360 d和720 d,N、P添加对凋落叶总PLFAs含量均有显著影响,且360 d时PLFAs含量显著高于720 d。分解360 d,P和N1P处理后显著提高凋落叶总PLFAs含量,分解720 d,P、N1P和N2P处理后凋落叶总PLFAs含量显著提高。分解360 d,真菌生物量在各处理间无显著差异,而在分解720 d时N1、P、N1P和N2P处理后显著增加。分解360 d,P、N1P和N2P处理后凋落叶细菌生物量显著提高,分解720 d,N1P和N2P处理后细菌生物量显著提高。同时,真菌/细菌在分解360 d和720 d分别为0.48和0.16;且分解720 d,N1P和N2P处理后真菌/细菌显著增加。综上所述,N、P添加显著改变杉木凋落叶基质质量,其主要表现为增加凋落叶养分含量,降低C/N、C/P和木质素/N,但凋落叶木质素和纤维素含量不受影响。凋落叶基质质量的改变显著影响其分解速率和N、P养分释放,凋落叶分解主要受P添加调控,P添加处理后凋落叶分解加快,P元素释放速率加快。同时,凋落叶基质质量的改变会在分解过程中通过改变微生物生物量和群落结构影响木质素和纤维素的分解。可见,N、P添加对森林凋落物基质质量的改变从长期来看会影响凋落物的分解和养分释放,进而影响整个生态系统的养分循环。
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