模拟氮沉降对人工幼林土壤氮动态及温室气体排放影响研究

发布时间：2020-06-21 05:37

【摘要】：由于人口增加，经济发展，人类对氮循环的干扰增加，其直接结果就是活性氮（Nr,reactive nitrogen）增加，导致进入陆地生态系统和水生生态系统的氮素增加。温室效应是最引人关注的全球气候问题之一。森林作为温室气体源与汇的统一体，森林生态系统对全球气候变化有着举足轻重的影响。在氮沉降增加和全球变暖两大全球气候问题背景下，本文在广州东北郊增城设置三个氮沉降处理，分别为N0（N：0g m~(-2)yr~(-1)）、N5（N：5g m~(-2)yr~(-1)）以及N10（N：10g m~(-2)yr~(-1)），用NH_4NO_3作为氮源，模拟氮沉降试验，探究氮沉降对木荷（Schima superba）人工幼林土壤氮动态以及温室气体（CH_4、CO_2、N_2O）排放的影响。通过对表层土壤(0-20cm)、0-60cm剖面土壤，以及三种温室气体在冬春两季上午下午的排放研究，得出以下结论：（1）土壤碳素，包括总碳和有机碳，在2012年11月至2013年4月期间，并无显著变化。土壤碳素主要以有机碳的形式出现，无机碳所占的比例很小，有机碳的变化趋势与总碳、全氮基本一致。在0-60cm垂直方向上，土壤碳素分布的总体趋势是随着土壤深度加大，碳素含量降低。（2）外加氮源并未引起土壤全氮的增加，土壤全氮在2012年11月至2013年4月期间，无明显变化（3）以NH_4NO_3作为氮源的模拟氮沉降，对人工幼林地的土壤酸化存在一定潜在风险，随着土层加深，pH呈现出下降的趋势，N0、N5、N10在0-60cm深度上的pH分别是7.01±0.06~5.93±0.04，697±0.10~5.84±0.20，6.81±0.10~5.72±0.29。（4）N5、N10模拟氮沉降水平下土壤中的硝态氮含量在0-60cm各个深度土壤层中都表现为比对照组要高，硝态氮的季节性变化明显，N0、N5、N10表层0-20cm土壤在冬春两季的范围分别是：0.94±0.07~4.45±0.61mg kg~(-1)，0.97±0.04~9.03±1.38mg kg~(-1)，1.17±0.08~5.42±2.86mg kg~(-1)。（5）铵态氮在0-20cm深度中，外加氮源使得氮素流失，铵态氮含量低于对照组，铵态氮在较深的土层中有较多的积累，存在污染地下水的风险。N0、N5、N10在0-60cm深度土壤中的含量范围分别是：0.19±0.21~0.81±0.06mg kg~(-1)，0.14±0.13~0.89±0.10mg kg~(-1)，0.23±0.09~1.08±0.20mg kg~(-1)。（6）用脂磷表征土壤微生物含量，结果表明在氮沉降对土壤微生物含量有显著性影响，N5，N10模拟氮沉降水平下，土壤微生物含量显著高于对照N0，微生物含量在30-40cm土层中出现峰值。（7）在春季（P=0.077）CO_2在不同氮沉降水平下的排放差异要比冬季(P=0.292)明显，表现为氮沉降增加对CO_2排放有促进作用。一天之内，CO_2在上午和下午的排放情况也有显著差异（P=0.015）。在施氮6天后（4月27日），N5和N10的CO_2排放通量显著高于对照组，而且氮输入越多，促进作用越明显。（8）不同氮沉降水平下，土壤N_2O排放总体上没有显著不同。但有一处例外，4月27日（施氮6天后），N5、N10的排放通量显著高于对照组N0（4月27日下午对应的P值为0.043），同时高于施氮前4月21日（对应的P值为0.077），这说明了，施氮在短期之内对木荷人工幼林土壤的N_2O排放有促进作用。
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：S714
【图文】：

氮循环,水生生态系统,氮沉降,陆地生态系统

第二章氮沉降对人工幼林土壤氮动态的影响料的燃烧，含氮肥料大量使用，以及畜牧业快速发展，NOx和 NHx）浓度上升。大气中的含氮化合物含量不断陆地生态系统和水生生态系统输入[5]。

氮循环,水生生态系统,陆地生态系统,人类活动

图 1-1 氮循环的简化模式（卢蒙[6]）Fig 1-1 A simplified model of nitrogen cycle （from Lu Meng）

【参考文献】