模拟氮沉降对帽儿山地区4种典型林分土壤碳氮输入输出关键过程的影响

发布时间：2018-04-12 08:04

本文选题：氮沉降 + 植被生长　；参考：《东北林业大学》2016年博士论文

【摘要】：评价氮沉降对森林生态系统土壤碳氮循环过程的影响对分析全球变化背景下土壤碳氮储量的变化具有重要的意义。本研究通过在黑龙江省帽儿山林场白桦(Betula platyphylla)次生林,以及水曲柳(Fraxinus mandschurica)红松(Pinus koraiensis)、落叶松(Larix olgensis)人工林进行模拟氮沉降处理(对照(CK,0kg N ha-1 yr-1),低氮(L,50 kg N ha-1 yr-1),中氮(M,100 kg N ha-1 yr-1)和高氮(H, 150 kg N ha-1 yr-1))试验,研究氮沉降对森林生态系统土壤碳氮浓度、碳氮输入和输出速率的影响。研究结果表明：1、氮沉降显著影响植被生长,同时影响土壤pH值。氮沉降处理显著提高了白桦、水曲柳、红松、落叶松林胸径年平均生长量,从乔木生长角度分析H处理未达到森林生态系统氮沉降阈值。氮沉降处理显著降低了林分地表植被覆盖率,从林下植被覆盖角度分析,L处理已达到林下植被生长的氮沉降阂值。氮沉降处理显著降低林分土壤pH值,并随着氮沉降量增加,土壤pH值呈下降趋势。2、氮沉降对不同林分土壤碳库的影响存在差异。各林分L处理土壤有机碳浓度最大；阔叶林(白桦和水曲柳)土壤有机碳浓度较针叶林(红松和落叶松)更易受氮沉降的抑制。L处理显著增加了各林分土壤微生物碳浓度,H处理较L处理土壤微生物碳浓度降低。各林分L处理土壤水溶性有机碳和易氧化碳浓度高于H处理。林分根生物量密度越小,土壤微生物碳和水溶性有机碳越易受到氮沉降抑制。3、氮沉降对不同林分凋落物碳释放速率和土壤呼吸速率的影响存在差异。阔叶林凋落物碳释放速率较针叶林更易受到氮沉降的抑制。L处理显著增加了阔叶林叶和根凋落物碳释放速率,H处理显著降低叶和根凋落物碳释放速率。氮沉降对针叶林叶凋落物碳释放速率无显著影响,L和M处理增加了针叶林根凋落物碳释放速率,H处理未显著影响根凋落物碳释放速率。针叶林土壤呼吸较阔叶林更易受到氮沉降的影响。L处理对阔叶林土壤呼吸速率影响不显著,显著提高针叶林土壤呼吸速率。氮沉降处理影响了土壤呼吸温度敏感性系数,L处理下5 cm和10 cm土壤呼吸温度敏感性系数Q1o比CK分别提高了2.65%和3.12%,H处理比CK分别降低了6.29%和5.46%。4、氮沉降显著影响土壤氮库和土壤氮循环过程。氮沉降处理增加了4种林分土壤全氮浓度和微生物氮浓度,随氮沉降量增加土壤全氮浓度和微生物氮浓度下降。水溶性氮浓度随氮沉降量增加而增加。针叶林(红松和落叶松)土壤微生物氮浓度较阔叶林(白桦和水曲柳)更易受到氮沉降的抑制。L处理未显著影响4种林分叶和根凋落物氮释放速率,而H处理降低了各林分叶和根凋落物氮释放速率。氮沉降显著增加了土壤氮矿化过程中硝化速率,对氨化速率无显著影响。L、M和H处理氮硝化速率分别比CK增加6.20%(P0.05)、33.00%(P0.05)和34.42%(P0.05)。氮沉降对土壤氮矿化的影响主要在夏季和秋季；氮沉降增加了土壤硝化速率的变异程度。5、氮沉降处理显著影响森林生态系统生态化学计量特征值,从短期氮沉降处理来看主要影响林分凋落物(叶和根凋落物)和林木养分吸收器官(叶和根)生态化学计量特征值,对林木组织器官(干和枝)生态化学计量特征值无显著影响。氮沉降对林分土壤、凋落物和根N：P比的影响高于对C：N比的影响。氮沉降对难分解慢凋落物C：N比影响较大,易分解凋落物C：N比影响较小。氮沉降处理下土壤C：N比未显著影响土壤碳循环过程,而显著影响土壤氮硝化和氨化速率。氮沉降处理土壤N：P比显著影响微生物相关过程-凋落物碳释放和异养呼吸速率,以及土壤氮矿化速率。随氮沉降量增加该地区森林生态系统限制元素由N元素转化为P元素。氮沉降处理对土壤碳库和氮库以及土壤碳氮循环过程的影响分析发现该研究地区土壤氮沉降阈值低于100 kg N ha-1 yr-‘,可能更接近于50 kg N ha-1,yr-1。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：东北林业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S714

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