氮添加对沂蒙山区麻栎和黑松凋落叶分解的影响

作     者：隗金慧 

作者单位：山东农业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李传荣

授予年度：2022年

学科分类：09[农学] 0903[农学-农业资源与环境] 

主      题：氮添加 土壤酶活性 凋落叶分解 干旱瘠薄 

摘      要：凋落物分解是维持生态系统养分平衡的关键过程,在生态系统养分循环方面具有十分重要的意义。凋落物分解受到各种生物与非生物因素的影响。大量的研究证明,大气氮添加可能通过直接或间接途径影响森林凋落物分解过程及其相关生物学过程。本研究以沂蒙山区干旱瘠薄山地的主要树种麻栎和黑松林凋落叶作为研究对象,采用对照(0 kg N·hm·yr,CK)、低氮添加(50 kg N·hm·yr,LN)、中氮添加(100kg N·hm·yr,MN)和高氮添加(200 kg N·hm·yr,HN)四种水平的氮添加试验,分析这两种林分的质量损失、分解速率、主要养分残留率的影响和土壤理化性质及土壤酶活性对模拟氮添加的响应,为氮添加背景下暖温带针阔混交林生态系统科学管理提供数据支持和理论依据,进而为人工林的经营与管理提供科学依据。结果表明:(1)麻栎和黑松凋落叶分解差异显著,麻栎k值由大到小排序为MN(0.484)HN(0.46)LN(0.421)CK(0.386),黑松凋落叶的k值由大到小排序为LN(0.4164)CK(0.367)MN(0.34)HN(0.315),可以得出对于麻栎凋落叶施氮促进了凋落叶分解的结论,而对于黑松凋落叶则是LN促进分解,MN和HN处理抑制分解。(2)氮添加对凋落叶元素残留率影响随凋落叶类型的不同而变化。在分解过程中,两树种凋落叶C残留量随分解时间增加而逐渐降低,黑松C残余率在不同时期均高于麻栎。麻栎和黑松凋落叶养分N和P残余率均呈现为先富集后释放。分解一年后麻栎C、N、P残余率分别为38.04-50.09%、71.83-87.06%和59.82-76.69%,黑松C、N、P残留量分别为55.28-69.79%、63.56-79.63%和61.89-71.63%。氮添加对凋落叶纤维素含量显著影响,尤其HN处理下显著促进了纤维素降解。麻栎和黑松凋落叶HN处理下平均纤维素含量分别比对照低12.02%和13.75%。(3)土壤化学性质随着分解时间和施氮处理的不同,普遍的规律是p H随着施氮量的增加而降低,而无机氮含量随着施氮量的增加而逐渐增大,其余的指标规律性随着物种不同有着不同的响应。施氮处理和分解时间显著影响着土壤酶活性,并且受季节影响很大,普遍在1月份酶活性相对较低,而在4-7月份的时候相对较高,除了纤维素酶、蔗糖酶和脲酶受施氮处理的影响并不显著外其余的酶活性对于氮添加的响应十分显著。(4)凋落叶的化学计量比很大程度反应了凋落叶分解速率的快慢,C:N越低,分解速率越快,麻栎不同施氮处理下平均C:N的大小为:HN(43.62)MN(46.54)LN(47.48)CK(50.48),黑松不同施氮处理下平均C:N的大小为:LN(59.38)HN(62.91)MN(63.20)CK(63.54),由此可见施氮增加了凋落叶分解速率。N:P在麻栎林中高氮处理最高,并且施氮处理都高于对照处理,在黑松林中低氮处理最高并且施氮处理都高于对照处理。(5)在麻栎林分中,施氮处理下的质量残余率、C、P残留率和纤维素含量与土壤速效磷呈现显著的正相关,黑松林分中,N残余率在低氮和中氮处理下与土壤速效磷呈显著正相关。在麻栎和黑松林分中对凋落叶分解指标解释率最大的为无机氮含量和电导率。综上所述,氮添加影响两个树种凋落叶的分解速率。氮添加促进了C元素释放速率,其次,氮添加促进了凋落叶纤维素的降解。氮添加主要对于土壤化学性质中的p H、无机氮和土壤酶活性的影响十分显著。这些结果为进一步深入理解沂蒙山区干旱瘠薄山地生态系统养分循环对氮添加的响应和适应提供科学依据。