氮磷添加对缓解华北落叶松人工林地力衰退的作用

发布时间：2017-04-30 05:11

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【摘要】：华北落叶松(Larix principis-rupprechtii Mayr)是我国暖温带亚高山地区主要的造林树种,自引种陕西后,部分区域人工林出现了潜在的地力衰退。本研究以秦岭幼林龄(5、10年生)、中林龄(23年生)、近熟林(33年生)和成熟林(43年生)的华北落叶松人工林地土壤为研究对象,对土壤表层(0~20 cm)土壤养分和土壤酶季节动态进行探究,同时比较5种林龄土壤养分质量分数、土壤微生物数量和土壤酶活性差异并探究三者之间的相关关系。此外,还探究了4年施用氮磷肥对已出现地力衰退土壤养分质量分数、土壤微生物数量和土壤酶活性的作用,为人工林的可持续发展提供基本的理论依据。结果表明:(1)土壤养分(速效氮、速效磷、速效钾)质量分数由大到小排序为近熟林、成熟林幼林龄中林龄,随林龄增加呈先增加后降低再增加趋势;土壤有机碳质量分数由大到小排序为近熟林、成熟林中林龄幼林龄,随林龄增加呈增加趋势;土壤pH由大到小排序为幼林龄中林龄近熟林、成熟林,随林龄增加呈下降趋势;土壤微生物数量(细菌、放线菌、真菌、总菌数)由多到少排序为近熟林、成熟林幼林龄中林龄,随林龄增加呈先增加后降低再增加趋势;土壤酶(脲酶、蔗糖酶、过氧化氢酶)活性由高到低排序为近熟林、成熟林幼林龄中林龄,随林龄增加呈先升高后降低再升高趋势;土壤磷酸酶活性由高到低排序为近熟林、成熟林中林龄幼林龄,随林龄增加呈上升趋势。总体分析,中林龄(23年生)华北落叶松人工林地出现土壤肥力下降,土壤酶、土壤养分和土壤微生物互相之间相关性紧密(P0.05),说明土壤微生物和土壤酶可以作为表征土壤肥力的重要生物学指标。(2)4年施用氮磷肥的结果表明:所有施肥处理均提高土壤速效氮质量分数,N1处理提高幅度最大,与CK处理相比,增长6.47 mg/kg,增幅为76.16%;所有施肥处理均提高土壤速效磷质量分数,P处理提高幅度最大,与CK处理相比,增长6.09 mg/kg,增幅为206.51%;所有施肥处理中,P处理提高土壤速效钾质量分数最显著(P0.05),增长17.33 mg/kg,增幅为15.11%;除N2处理以外,其他施肥处理均提高土壤有机碳质量分数,其中,N2+P处理提高幅度最大,与CK处理相比,增长10.57 g/kg,增幅为105.27%;所有施肥处理均降低土壤pH值,N2+P处理降低幅度最大,与CK处理相比,降低0.42,降幅为7.09%。所有施肥处理中均减少土壤细菌数量,N2处理降低幅度最大,与CK处理相比,降低3.43×106个/g,降幅为50.00%;所有施肥处理均减少土壤放线菌数量,N2+P处理降低幅度最大,与CK处理相比,降低4.34×104个/g,降幅为50.00%;所有施肥处理均增加土壤真菌数量,N1处理提高幅度最大,与CK相比,增加6.66×103个/g,增幅为400.00%。所有施肥处理均增强土壤脲酶活性,N2+P提高幅度最大,与CK处理相比,增加0.50 mg/g,增幅为173.79%;除P处理以外,其他施肥处理均增强土壤蔗糖酶活性,N1处理提高幅度最大,与CK处理相比,增加78.47mg/g,增幅为107.97%;除P处理以外,其他施肥处理均提高土壤磷酸酶活性,N2处理提高幅度最大,与CK处理相比,增加0.31 mg/g,增幅为52.69%;所有施肥处理均提高土壤过氧化氢酶活性,N2+P处理提高幅度最大,与CK处理相比,增加5.08 mL/g,增幅为179.65%。主成分分析结果表明,N2+P处理施肥效果最佳。(3)5种林龄(8、13、23、33、43年生;下同)土壤养分(除土壤有机碳)和土壤酶季节变化显著(P0.05),在整个生长季节内,5种林龄土壤养分(速效氮、速效磷、速效钾、土壤pH)季节变化规律一致,其中,土壤速效氮质量分数和速效磷质量分数在萌芽展叶期(5~6月)和落叶期(9~10月)大于生长旺盛期(7~8月),两者随季节变化呈先降低后升高趋势;土壤速效钾质量分数和土壤pH值在生长旺盛期(7~8月)大于萌芽展叶期(5~6月)和落叶期(9~10月),两者随季节变化呈先升高后降低趋势。5种林龄土壤酶(脲酶、蔗糖酶、磷酸酶、过氧化氢酶)季节变化规律基本相同,在整个生长季节内,其中,土壤脲酶活性和蔗糖酶活性在落叶末期(10月)达到最高峰且高于其他两个时期,两者随季节变化呈缓慢上升趋势;土壤磷酸酶活性在生长旺盛期(7~8月)大于萌芽展叶期(5~6月)和落叶期(9~10月),其活性随季节变化呈先下降后上升再下降趋势;土壤过氧化氢酶活性在生长旺盛初期(7月)高于其他两个时期,其活性随季节变化呈先增高后降低的趋势。总之,5种林龄华北落叶松人工林地土壤肥力均在生长旺盛期(7~8月)出现下降,且与其他时期相比差异显著(P0.05),为落叶松人工林施肥研究提供了基础理论依据。
【关键词】：森林土壤学 地力衰退 施肥 土壤养分 土壤酶
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S714
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-13
• 第一章 文献综述13-19
• 1.1 研究背景13-14
• 1.2 国内外研究进展14-18
• 1.2.1 人工林地力衰退研究现状14-15
• 1.2.2 人工林地力衰退产生的原因15-16
• 1.2.3 人工林地力衰退的应对策略16-18
• 1.2.3.1 调整林分结构，营造混交林16
• 1.2.3.2 发挥林下植物功能，改善土壤状况16
• 1.2.3.3 采取科学营林措施16-17
• 1.2.3.4 实行轮作制度17
• 1.2.3.5 合理施用肥料17-18
• 1.2.4 物候季节变化对土壤肥力的影响18
• 1.3 研究的目的与意义18-19
• 第二章 研究内容和试验设计19-22
• 2.1 研究内容19-20
• 2.1.1 华北落叶松林地土壤养分质量分数、土壤微生物数量和土壤酶活性的林龄分布19
• 2.1.2 华北落叶松林地土壤养分、土壤微生物和土壤酶的相关关系19
• 2.1.3 施用氮磷肥对已出现土壤肥力下降的华北落叶松人工林地土壤养分、微生物和土壤酶的作用19
• 2.1.4 华北落叶松林地土壤养分质量分数和土壤酶季节变化规律19-20
• 2.2 技术路线20
• 2.3 试验材料20-22
• 2.3.1 试验样地选取20
• 2.3.2 研究区概况20-22
• 第三章 华北落叶松人工林地土壤养分质量分数、土壤微生物数量和土壤酶活性的林龄分布22-29
• 3.1 试验设计与方法22-23
• 3.1.1 试验设计22
• 3.1.2 样品采集22
• 3.1.3 测定方法22-23
• 3.1.4 数据处理23
• 3.2 土壤养分质量分数和土壤酶的林龄分布23-26
• 3.2.1 土壤养分质量分数的林龄分布23-24
• 3.2.2 土壤微生物数量的林龄分布24
• 3.2.3 土壤酶活性的林龄分布24-25
• 3.2.4 土壤养分、土壤微生物和土壤酶的相关关系25-26
• 3.3 讨论26-28
• 3.3.1 不同林龄土壤养分质量分数26-27
• 3.3.2 不同林龄土壤微生物数量27
• 3.3.3 不同林龄土壤酶活性27
• 3.3.4 土壤养分、土壤酶和土壤微生物的关系27-28
• 3.4 本章小结28-29
• 第四章 施用氮磷肥对中林龄华北落叶松土壤养分、土壤微生物和土壤酶的作用29-41
• 4.1 试验设计与方法29
• 4.1.1 试验设计29
• 4.1.2 样品采集29
• 4.1.3 测定方法29
• 4.1.4 数据处理29
• 4.2 对土壤养分质量分数的作用29-32
• 4.2.1 对土壤速效氮质量分数的作用29-30
• 4.2.2 对土壤速效磷质量分数的作用30
• 4.2.3 对土壤速效钾质量分数的作用30-31
• 4.2.4 对土壤有机碳质量分数的作用31
• 4.2.5 对土壤pH的作用31-32
• 4.3 对土壤微生物的作用32-33
• 4.3.1 对土壤细菌的作用32
• 4.3.2 对土壤放线菌的作用32-33
• 4.3.3 对土壤真菌的作用33
• 4.4 对土壤酶的作用33-35
• 4.4.1 对土壤脲酶的作用33-34
• 4.4.2 对土壤蔗糖酶的作用34
• 4.4.3 对土壤磷酸酶的作用34-35
• 4.4.4 对土壤过氧化氢酶的作用35
• 4.5 评价不同施肥处理对土壤肥力的影响35-37
• 4.5.1 土壤肥力的主成分分析35-36
• 4.5.1.1 初始特征值与方差贡献率35-36
• 4.5.1.2 因子载荷36
• 4.5.2 各个主成分得分和综合得分36-37
• 4.6 讨论37-39
• 4.6.1 N对土壤养分、土壤酶和土壤微生物的作用37-38
• 4.6.2 P对土壤养分、土壤酶和土壤微生物的作用38-39
• 4.6.3 不同施肥处理对土壤肥力的作用39
• 4.7 本章小结39-41
• 第五章 不同林龄华北落叶松人工林地土壤养分质量分数和土壤酶活性季节动态特征41-49
• 5.1 试验设计与方法41
• 5.1.1 试验设计41
• 5.1.2 样品采集41
• 5.1.3 测定方法41
• 5.1.4 数据处理41
• 5.2 土壤养分质量分数的季节动态特征41-43
• 5.2.1 土壤有机碳质量分数季节动态特征41
• 5.2.2 土壤速效氮质量分数季节动态特征41-42
• 5.2.3 土壤速效磷质量分数季节动态特征42
• 5.2.4 土壤速效钾质量分数季节动态特征42-43
• 5.2.5 土壤pH季节动态特征43
• 5.3 土壤酶的季节动态特征43-47
• 5.3.1 土壤脲酶季节动态特征43-44
• 5.3.2 土壤蔗糖酶季节动态特征44
• 5.3.3 土壤磷酸酶季节动态特征44-45
• 5.3.4 土壤过氧化氢酶季节动态特征45-47
• 5.4 讨论47-48
• 5.4.1 土壤养分质量分数季节变化47-48
• 5.4.2 土壤酶活性季节变化48
• 5.5 本章小结48-49
• 第六章 结论49-50
• 参考文献50-55
• 致谢55-56
• 作者简介56

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