不同氮添加方式和水平对气候过渡带森林叶片功能性状的影响

发布时间：2020-06-19 11:44

【摘要】：因人类活动导致的大气氮沉降增加已成为全球变化重大问题之一。氮元素是森林生态系统中最重要的限制因子之一,因此,大气氮沉降会对森林生态系统结构和功能产生重大影响。鉴于大气氮沉降与森林生态系统之间的密切关联,前期研究通过林下氮添加方式,研究森林生态系统植物与土壤对模拟氮沉降的响应。但是,林下施氮的方式忽略了林冠层在某些关键过程的潜在影响作用,可能会错误地估量氮沉降对植物和土壤的影响。为了检验森林生态系统中土壤及植物氮元素循环过程对林下及林冠氮添加的响应差异,2013年在鸡公山国家级自然保护区落叶阔叶林内建立“林冠增氮与增加降雨”实验平台。选取其中5种实验处理:对照,林冠施氮25 kg N ha-1 yr-1、林冠施氮50 kg N ha-1 yr-1、林下施氮25 kg N ha-1 yr-1和林下施氮50 kgN ha-1 yr-1。在生长旺期和末期分别采集朴树、栓皮栎、枫香、三角枫和山胡椒五种物种的叶片。测定叶片比叶面积、叶片氮重吸收效率和叶片碳、氮含量,研究不同氮添加方式和水平对于叶片功能性状的影响。该研究对于揭示森林生态系统对大气氮沉降响应具有重要的理论和现实意义。通过2016和2017年实验监测与数据分析发现,不同氮添加方式对土壤理化性质和叶片功能性状均无影响。土壤理化性质和主要优势物种叶片功能性状在不同施氮水平下变化显著。施氮25 kg N ha-1 yr-1水平导致土壤湿度增加14%。施氮50 kg N ha-1 yr-1 水平导致土壤湿度、总氮和无机氮含量分别显著增加30%、32.8%和15.3%,但是土壤碳氮比下降22.5%。施氮25 kgNha-1 yr-1水平使朴树生长旺期叶片碳含量、枫香生长末期叶片氮含量和朴树生长末期叶片碳含量分别增加2.4%、9.5%和14.9%,但是使山胡椒生长末期叶片碳含量显著降低8.5%。施氮50 kg N ha-1 yr-1水平致使朴树生长旺期叶片碳含量、三角枫生长旺期叶片氮含量和枫香生长末期叶片氮含量显著增加2.5%、12.3%和19.4%,但是造成山胡椒生长末期叶片碳氮比和枫香叶片氮重吸收效率分别降低15.4%和16.8%。研究表明高氮添加处理导致土壤总氮和无机氮含量的增加,促进植物对土壤中可利用氮的吸收,进而增加生长旺期和末期植物叶片碳、氮含量,最终导致叶片氮重吸收效率的降低。本研究表明我国华中地区暖温带落叶阔叶林土壤及植物氮循环过程主要受到氮沉降水平影响,而氮添加方式(林冠/林下)无影响,这说明在该区域森林生态系统中,短期内通过林下氮添加方式模拟大气氮沉降与林冠层氮添加无差异,二者在长时间尺度上是否有差异仍需进一步验证。
【学位授予单位】：河南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S718.5
【图文】：

林冠施氮效果图

鸡公山,信阳市,公顷,河南省

图 2-2. 样地分布图。Figure 2-2. Sample plot distribution.本实验样地在距离河南省信阳市市区约 36 公里处鸡公山波尔登森林公14°01 -114°06 E，31°46 -31°52 N)内，公园面积约 2917 公顷。地处河南，湖北地理

【参考文献】