安徽泾县毛竹林凋落物产量及土壤呼吸特征对氮沉降的响应

发布时间：2020-10-21 14:06

　　 毛竹(Phyllostachys pubescens)是我国南方重要的森林资源,固碳能力较强。毛竹林森林生态系统经过凋落物分解以及土壤呼吸等方式产生许多CO2进入大气中。近年来,大气氮沉降含量成增加趋势,因此,研究毛竹林凋落物产量和土壤呼吸特征对于氮沉降的响应有着极其重要的意义。本文通过野外模拟氮沉降实验,对安徽泾县蔡村镇毛竹林进行了研究,试验设置2个处理,即高氮(100kg N·hm~(-2)·a~(-1))和低氮(50kg N·hm~(-2)·a~(-1)),并设置一个对照。观测林地凋落物、土壤呼吸动态、土壤养分动态以及林下植被多样性对氮沉降的响应情况,获得的研究结果如下。毛竹林地的年凋落物量未采伐高氮、低氮、对照分别为5.36 t·hm~(-2)·a~(-1)、5.40t·hm~(-2)·a~(-1)、4.08 t·hm~(-2)·a~(-1)、采伐高氮、低氮、对照分别为3.49 t·hm~(-2)·a~(-1)、3.18 t·hm~(-2)·a~(-1)、2.44 t·hm~(-2)·a~(-1)。不同处理的凋落物量的月动态均呈单峰型特征。未采伐高氮、低氮、对照处理月凋落量最大的分别1.43 t·hm~(-2)、1.61 t·hm~(-2)、1.17 t·hm~(-2),均出现在2014年4月;采伐高氮、低氮、对照处理月凋落量最大的分别1.35 t·hm~(-2)、0.88 t·hm~(-2)、0.82 t·hm~(-2),均出现在2015年4月。最小的凋落物量发生在2014年1月(高氮0.03t·hm~(-2)、低氮0.03 t·hm~(-2)、对照0.02 t·hm~(-2))以及2015年2月(高氮0.04 t·hm~(-2)、低氮0.04 t·hm~(-2)、对照0.02 t·hm~(-2))。全年的凋落物量集中在3-7月。其中,4月份的凋落物量同其他月份之间的差异显著(p0.05)。氮沉降增加毛竹林年凋落物量。毛竹林不同处理情况下的落叶养分元素含量由高到低排序均为NCaKMgP,未采伐和采伐高氮处理林地的箨叶养分元素含量由高到低排序均为KNMgCaP,未采伐和采伐低氮处理以及采伐对照区林地的箨叶养分元素含量由高到低排序均为NKMgCaP,未采伐对照区林地的箨叶养分元素含量由高到低排序均为NKCaMgP。不同处理的落叶的各养分含量均差异不显著(p0.05),不同处理的箨叶的各养分含量均差异显著(p0.05)。氮沉降处理增加了凋落物N、K、Mg、P含量,降低了Ca含量,箨叶的养分含量对于氮沉降的响应不尽相同。落叶和箨叶的养分含量相比,除K以外的其他养分含量都是落叶高于箨叶。氮沉降增加了除Ca元素以外的其他元素质量分数,但是变化趋势并不是十分明显。不同处理的毛竹林凋落物养分元素归还总量未采伐高氮121.10 kg·hm~(-2)·a~(-1),未采伐低氮123.24 kg·hm~(-2)·a~(-1),未采伐对照94.27 kg·hm~(-2)·a~(-1);采伐高氮77.58 kg·hm~(-2)·a~(-1),采伐低氮68.92 kg·hm~(-2)·a~(-1),采伐对照49.59 kg·hm~(-2)·a~(-1)。氮沉降处理提高了凋落物养分元素归还总量,采伐过后,凋落物量减少导致了凋落物养分归还量也有所下降。未采伐和采伐的氮沉降处理毛竹林的各元素养分归还量的均高于对照林分。毛竹林的凋落物养分归还量各处理之间无显著差异性(p0.05)。不同处理各元素的养分归还量和毛竹林凋落量的动态变化基本一致,呈单峰型曲线。凋落物全年碳输入量未采伐高氮2.28 t·hm~(-2)、未采伐低氮2.34 t·hm~(-2)、未采伐对照1.77 t·hm~(-2)、采伐高氮1.50 t·hm~(-2)、采伐低氮1.39 t·hm~(-2)、采伐对照1.04 t·hm~(-2),不同处理碳输入量的月份动态和毛竹林凋落量的月份动态基本相同,均呈单峰曲线。氮沉降提高了凋落物碳输入量。未采伐阶段,日呼吸速率在8:00时出现峰值,土壤呼吸速率的日变化高氮对照低氮;采伐阶段,日呼吸速率在12:00~(-1)6:00时出现峰值,土壤呼吸速率的日变化低氮对照高氮。未采伐毛竹林的土壤呼吸速率明显高于采伐毛竹林。不同的处理毛竹林土壤呼吸速率的月动态均呈现单峰型曲线。未采伐阶段,土壤呼吸速率的峰值出现在2014年7月份,采伐阶段,高氮和对照区的土壤呼吸速率的峰值出现在2015年5月份,对照区的土壤呼吸速率的峰值出现在2015年7月份。未采伐和采伐处理的土壤呼吸速率和土壤温度均表现出显著的相关性(p0.01);未采伐阶段高氮和低氮处理的土壤呼吸速率和土壤相对湿度具有显著的指数关系(p0.05);采伐阶段,土壤呼吸速率和土壤相对湿度均表现出显著的相关性(p0.01)。毛竹林不同处理的Q10值大小为:未采伐高氮、低氮、对照分别为2.98、2.21、2.53;采伐高氮、低氮、对照分别为2.03、2.68、2.52,未采伐阶段表现出高氮对照低氮,而采伐阶段却表现出低氮对照高氮。不同处理样地的土壤有机C含量、DOC、全N、NH4+-N、NO3--N以及全K含量,随着土壤深度加深而降低。氮沉降处理基本上提高了土壤有机C、DOC、全N、NH4+-N、NO3--N以及全Mg的含量,氮沉降减少了土壤全P、全Ca含量。相同土层不同处理毛竹林的土壤有机碳和土壤NO3--N的月份动态变化规律均呈现单峰曲线;相同土层不同处理毛竹林土壤NH4+-N的月份动态变化呈现双峰曲线。氮沉降均降低了灌木的所有多样性指数;草本的Margalef指数随着氮沉降处理而降低,高氮降低了草本的Simpson指数和Pielou指数,低氮提高了草本的Simpson指数和Pielou指数,而草本的Shannon-Wiener指数随着氮沉降处理而升高。各处理样地的灌木丰富度指数、Margalef指数、Simpson指数和Pielou指数(均匀度指数)平均数均高于草本。
【学位单位】：安徽农业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2016
【中图分类】：S714
【文章目录】：
摘要
Abstract
主要符号表
1 文献综述
    1.1 凋落物研究
        1.1.1 凋落物研究概况
        1.1.2 凋落物量研究
        1.1.3 凋落物养分研究
        1.1.4 毛竹林凋落物研究概况
        1.1.5 凋落物对氮沉降响应研究概况
    1.2 土壤呼吸研究
        1.2.1 土壤呼吸研究概况
        1.2.2 土壤呼吸测定方法研究
        1.2.3 土壤呼吸影响因素研究
        1.2.4 毛竹林土壤呼吸研究
        1.2.5 土壤呼吸对氮沉降的响应研究
    1.3 土壤养分研究
        1.3.1 土壤养分概述及研究进展
        1.3.2 土壤养分与林木生长关系
        1.3.3 毛竹林土壤养分研究
        1.3.4 土壤养分对氮沉降的响应研究
    1.4 林下植被多样性研究
        1.4.1 林下植被多样性概述及研究进展
        1.4.2 毛竹林林下植被研究
        1.4.3 林下植被对氮沉降的响应研究
2 引言
3 研究方法
    3.1 试验地概况
    3.2 技术路线
    3.3 研究方法
        3.3.1 试验样地设置
        3.3.2 试验样地土壤调查
        3.3.3 模拟氮沉降试验设计
        3.3.4 凋落物收集及分析
        3.3.5 土壤呼吸测定
        3.3.6 多样性调查
        3.3.7 测定项目与方法
        3.3.8 多样性数据分析
        3.3.9 数据分析
4 结果与分析
    4.1 毛竹林凋落物量及养分对氮沉降的响应
        4.1.1 毛竹林年凋落物量对氮沉降的响应
        4.1.2 氮沉降处理水平下的毛竹林凋落物量的动态变化
        4.1.3 不同氮沉降处理下的毛竹林凋落物养分特征
        4.1.4 箨叶量与新竹胸径的相关性
        4.1.5 凋落物的养分年归还量
        4.1.6 毛竹林凋落物碳输入量
    4.2 毛竹林土壤呼吸对氮沉降的响应
        4.2.1 土壤呼吸日变化特征
        4.2.2 氮沉降处理下的土壤呼吸月变化特征
        4.2.3 土壤温度及土壤相对湿度对土壤呼吸的影响
    4.3 毛竹林土壤主要化学性质对氮沉降的响应
        4.3.1 土壤pH值和EC值
        4.3.2 土壤有机碳
        4.3.3 土壤可溶性有机碳
        4.3.4 土壤全氮
        4.3.5 土壤速效氮
        4.3.6 土壤全磷和速效磷
        4.3.7 土壤全钾、钙、镁
        4.3.8 不同处理毛竹林土壤养分相关性分析
    4.4 毛竹林下植物对氮沉降的响应
        4.4.1 毛竹林下植物种类
        4.4.2 毛竹林下植物群落的主要指数特征
5 结论与讨论
    5.1 毛竹林凋落物量及养分对氮沉降的响应
        5.1.1 凋落物量对氮沉降的响应
        5.1.2 凋落物养分及其归还量对氮沉降的响应
        5.1.3 凋落物中碳输入对氮沉降的响应
    5.2 毛竹林土壤呼吸变化模式及其影响因素对氮沉降的响应
        5.2.1 毛竹林土壤呼吸变化模式及其对氮沉降的响应
        5.2.2 土壤呼吸对土壤温度和土壤相对湿度变化的响应
    5.3 毛竹林土壤养分对氮沉降的响应
        5.3.1 毛竹林土壤pH值和EC值对氮沉降的响应
        5.3.2 毛竹林土壤有机碳对氮沉降的响应
        5.3.3 毛竹林土壤可溶性有机碳对氮沉降的响应
        5.3.4 毛竹林土壤全氮对氮沉降的响应
        5.3.5 毛竹林土壤铵态氮和硝态氮对氮沉降的响应
        5.3.6 毛竹林土壤全磷和速效磷对氮沉降的响应
        5.3.7 毛竹林土壤全钾、钙、镁对氮沉降的响应
    5.4 毛竹林林下植被对氮沉降的响应
    5.5 小结
参考文献
致谢
作者简介

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本文编号：2850215