氮添加对针叶凋落叶和土壤非甲烷碳氢通量的影响

发布时间：2020-11-15 05:07

　　 非甲烷碳氢化合物(Non-methane hydrocarbons,NMHCs)是大气中一类大气复合污染物重要的前体物,参与光化学反应,影响全球碳循环。目前对于森林生态系统NMHCs的研究主要集中在森林植物林冠层,而森林地表作为NMHCs的一个重要源尚缺乏关注。由于人类活动的增加,导致进入生态系统的活性氮远超自然界氮负荷。过量氮沉降会影响森林土壤生态过程,最终改变地表NMHCs通量。因此,研究氮沉降对森林土壤和凋落叶NMHCs通量的影响具有重要的生态环境意义。本研究选取2种南亚热带常见树种马尾松(Pinus massoniana)和杉木(Cunninghamia lanceolata)凋落叶和森林土壤作为研究对象。依据福建省自然氮沉降量约为30 kg N ha-1 a-1,本研究设置2个不同氮水平,即对照(CK)和施氮(NI),以硝酸铵溶液的形式分别添加0 kg N ha-1 a-1和60 kg N ha-1 a-1,每个处理均设3个重复。设置3种不同土壤处理,即无凋落叶纯土壤(Bare Soil,BS)、马尾松凋落叶加土壤(Pinus massoniana litter and Soil,PS)和杉木凋落叶加土壤(Cunninghamia lanceolata litter and Soil,CS),每个处理设置 3 个重复。保持土壤湿度为其最大持水量的60%,培养温度为30 ℃,整个周期共294天。气体样品用动态箱法收集,共采集10批样品。NMHCs采用Entech 7200预浓缩和Agilent 7890 B/5977 GC-MS联用仪进行分析。研究结果表明:(1)氮添加对NMHCs通量的影响因NMHCs种类不同而存在差异。整体而言,氮添加促进了 NMHCs的释放。就NMHCs累积释放量而言,同一凋落叶处理下不同种类NMHCs通量结果显示:首先,BS和CS处理结果类似,对照组烷烃、烯烃和芳香烃三者累积释放量之间无显著差异,氮处理组芳香烃累积释放量显著高于烷烃和烯烃,意味着氮添加可促进BS和CS处理芳香烃的释放。其次,对于PS处理来说,对照组中烯烃累积释放量(2578.63 ± 363.12 μmolm-2)烷烃累积释放量(1059.51 ± 1462.84 μmolm-2)芳香烃累积释放量(427.28 ± 604.68 μmol m-2),氮添加组中烯烃累积释放量也显著大于另外二者,达到了 5028.97 ±391.92μmolm-2,且两氮水平之间烯烃累积释放量存在显著差异(p0.05),意味着氮添加可显著促进PS处理烯烃的释放。(2)不同凋落叶之间NMHCs释放量有一定的差异。凋落叶分解过程中不同凋落叶之间所释放的NMHCs并无明显差异,但就NMHCs释放累积量而言,无氮添加对照组中,PS处理下烯烃累积通量显著高于另两种处理(p0.05),达到2578.63 ±363.12 μmolm-2,意味着无氮添加(自然)情况下,马尾松凋落叶是地表烯烃的主要来源;氮添加组中,烯烃累积通量大小顺序为:马尾松凋落叶处理(5028.97±391.92 μmol m-2)杉木凋落叶加土壤处理(385.79 ± 242.92 μmol m-2)无凋落叶纯土壤处理(-373.30± 163.51 μmol m-2),且马尾松凋落叶处理烯烃累积量显著高于对照组,说明氮添加显著促进马尾松凋落叶处理的烯烃释放。(3)凋落叶分解前期NMHCs通量值大于后期。总体而言,NMHCs通量达到最值的时间集中在凋落叶分解前期。首先,就烷烃而言,BS处理下,对照组和氮添加组分别在凋落叶分解第20天时达到最大值(535.95 ± 541.63 pmol m~(-2) s~(-1))和最小值(-232.57 ± 127.93 pmolm~(-2) s~(-1));CS处理下,对照组和氮添加组烷烃通量达到最小值的时间分别在凋落叶分解第 38 天(-244.43 ± 98.04 pmol m~(-2) s~(-1))和第 10 天(-132.79± 221.46 pmol m~(-2) s~(-1));PS处理下,对照组和氮添加组的烷烃通量分别在凋落叶分解第10天达到最低值(-161.14 ±28.50 pmol m~(-2) s~(-1))和最大值(278.97 ± 245.47 pmolm-2s-1)。其次,就烯烃而言,BS处理下,对照组和氮添加组烯烃通量分别在凋落叶分解第20天达到最大值(72.07 ± 82.32 pmol m~(-2) s~(-1))和最小值(-51.75 ± 52.89 pmol m~(-2) s~(-1))。最后,就芳香烃而言,PS处理下,对照组芳香烃通量最低值(-93.05± 151.27 prmol m~(-2) s~(-1))出现在第38天,氮添加组通量最大值(317.94±58.90pmol m~(-2) s~(-1))出现在第 10 天。
【学位单位】：福建农林大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：S714
【部分图文】：

图３－１不同凋落叶处理和不同氮水平对烷烃通量的影响??不同小写字母表示同一凋落叶处理下，不同氮水平之间有显著差异（ｐ＜ａ〇５），??不同大写字母表示同一氮水平下，不同凋落叶处理之间有显著差异（ｐ＜ａ〇５）。（下同）??凋落叶分解第２０天时，氮处理对烷烃通量均无显著影响。??在凋落叶分解第３８天时，在无凋落叶纯土壤处理下，两氮水平之间存在显??１５??

图３－２不同凋落叶处理和不同氮水平对烯烃通量的影响??在凋落叶分解第２０天时，在无凋落叶纯土壤处理下，两氮水平之间存在显??著差异（／Ｋ０．０５），说明无凋落叶纯土壤处理下，不同氮水平之间烯烃通量存在??显著差异。??在凋落叶分解第３８天时，氮处理对烯烃通量无显著影响。??凋落叶分解第６１天时，在马尾松凋落叶加土壤处理下，两氮水平之间存在??显著差异（ｐ＜〇．〇５），且无凋落叶纯土壤处理下，两氮水平之间烯烃通量也存在??显著差异，说明同一凋落叶处理下，不同氮水平之间烯烃通量存在显著差异。??凋落叶分解第８６天时，杉木凋落叶加土壤和马尾松凋落叶加土壤处理下，??两氮水平之间存在显著差异（ｐ＜〇．〇５），施氮处理使杉木凋落叶加土壤处理由吸??收烯烃变为释放烯烃，由烯烃“汇”变为“源”，相反使马尾松凋落叶加土壤处理由??释放烯烃变为吸收烯烃，由烯烃“源”变为“汇”，说明不同氮水平之间烯烃通量存??在显著差异。??凋落叶分解第１５１天时，马尾松凋落叶加土壤处理下，烯烃通量在两氮水平??

图３－３不同凋落叶处理和不同氮水平对芳香烃通量的影响??凋落叶分解第８６天时，无凋落叶纯土壤处理和杉木凋落叶加土壤处理下，??芳香烃通量在两氮水平之间均存在显著差异（／Ｋ０．０５），施氮处理使无凋落叶加??土壤和杉木凋落叶加土壤处理由吸收芳香烃变为释放芳香烃，由芳香烃“汇”变为??“源”，相反使马尾松凋落叶加土壤处理由释放芳香烃变为吸收芳香烃，由芳香烃??“源”变为“汇”，说明施氮处理显著促进无凋落叶纯土壤和杉木凋落叶加土壤两种??处理的芳香烃释放，而抑制了马尾松凋落叶加土壤处理芳香烃的释放。??凋落叶分解第１５１天时，三种凋落叶处理下，两氮水平之间均存在显著差异??（ｐ＜０．０５），施氮处理显著抑制了无凋落叶纯土壤和杉木凋落叶加土壤两种处理??下的芳香烃释放作用，由芳香烃的“源”变为“汇”，相反地施氮处理显著促进了马??尾松凋落叶处理下芳香烃的释放，由芳香烃的“汇”变为“源”，说明施氮处理促进??无凋落叶纯土壤和杉木凋落叶加土壤两种处理下的芳香烃的吸收作用，促进马尾??松凋落叶处理下芳香烃的释放作用。??凋落叶分解第２０８天时，氮处理对芳香烃通量无显著影响。??凋落叶分解第２４５天时，三种凋落叶处理下，芳香烃通量在两氮水平之间均??
【参考文献】

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本文编号：2884377