模拟氮沉降对东北温带典型森林和草原土壤酶活性的影响

发布时间：2020-05-31 06:24

【摘要】：全球氮沉降持续增加导致的氮沉降量上升,己成为影响森林生态系统和草原生态系统中物质循环的重要环境因子。在氮沉降量逐年增加的情况下,研究氮沉降对土壤酶活性变化的影响,可以为更准确、直接的了解东北地区陆地生态系统物质循环特性及其对氮沉降增加的响应提供重要理论依据和参考。东北地区幅员辽阔,森林生态系统与草原生态系统面积广大。为探讨氮沉降增加对东北地区森林生态系统和草原生态系统中物质循环的关键过程中土壤酶的影响,本研究选取东北地区落叶松人工林和原始阔叶红松林代表东北地区森林生态系统;选取额尔古纳草甸草原和锡林浩特典型草原代表东北地区草原生态系统,对添加无机氮(NH4NO3)和未添加无机氮的土壤酶活性进行了比较分析。实验分为2个处理,分别为对照处理(CK:0 kg N hm-2·a-l)和无机氮处理(落叶松人工林IN:10 kg N hmm-2·a-1;原始阔叶红松林IN:2 kgN hm-2·a-1;草甸草原、典型草原IN:1·g N m-2·a-1),落叶松人工林和原始阔叶红松林每个处理包含3个重复,草甸草原和典型草原每个处理包含6个重复。结果表明,在添加无机氮后,森林生态系统中土壤β-1,4-糖苷酶(BG)、酸性磷酸酶(AP)和过氧化物酶(PER)活性分别上升71.2%、7.9%和28.8%;纤维素二糖水解酶(CBH)、亮氨酸氨基肽酶(LAP)和多酚氧化酶(POX)活性分别下降27.1%、22.5%和4.6%。与之相对应的土壤碳、氮和磷元素含量分别上升31.0%、93.9%和23.6%。草原生态系统中土壤纤维素二糖水解酶(CBH)、酸性磷酸酶(AP)和过氧化物酶(PER)活性分别上升71.5%、20.6%和42.9%;(3-1,4-糖苷酶(BG)、亮氨酸氨基肽酶(LAP)和多酚氧化酶(POX)活性分别下降19.5%、42.1%和28.4%。与此相对应的土壤碳、氮和磷元素含量也有变化,土壤有机碳含量下降3.0%,全氮含量上升16.0%,全磷含量上升53.7%。上述结果表明氮沉降量的上升促进了森林生态系统中β-1,4-糖苷酶、酸性磷酸酶和过氧化物酶的活性,抑制了纤维素二糖水解酶、亮氨酸氨基肽酶和多酚氧化酶的活性,并促进了森林生态系统土壤有机碳、全氮和全磷的积累。氮沉降量的上升促进了草原生态系统纤维素二糖水解酶、酸性磷酸酶和过氧化物酶的活性,抑制了 β-1,4-糖苷酶、亮氨酸氨基肽酶和多酚氧化酶的活性,并促进了草原生态系统土壤全氮和全磷的积累,抑制土壤有机碳的积累。由此可见,氮沉降对不同生态系统的同种土壤酶影响不一致,土壤元素含量也随土壤酶活性的变化而发生改变,即氮沉降对不同生态系统的营养循环存在潜在不同的影响。
【图文】：

研宄地区位于我国东北部森林与草原区域，森林生态系统的２个样点位于黑龙江省逡逑的丰林国家级自然保护区和东北林业大学帽儿山老山生态系统定位站，草原生态系统的逡逑２个样点位于内蒙古自治区的额尔古纳和锡林郭勒（图２．１）。逡逑￣邋Ｗ邋Ｗ邋Ｗ邋＇ｍ－逦Ｗ邋ｉｉｉ＊邋Ｗ－逡逑ｙ＼逦■、古歐｜儿署逡逑＇逦／＊逦Ｗ：４＃＃逦，逡逑４逦／邋ｍ逡逑＾逦ＳＥｉ邋！逡逑＇邋ｍ逦ｍ逦ｍ邋－？逦＾逦｜逡逑图２．１研究样地分布情况（森林生态系统：丰林站和帽儿山站；逡逑草原生态系统：额尔古纳站和锡林郭勒站）逡逑Ｆｉｇ．２．１邋Ｓｔｕｄｙ邋ｐｌｏｔ邋ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ邋（Ｆｏｒｅｓｔ邋ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ邋ｓｙｓｔｅｍ：邋Ｆｅｎｇｌｉｎ邋Ｓｔａｔｉｏｎ邋ａｎｄ邋Ｍａｏｅｒｓｈａｎ邋Ｓｔａｔｉｏｎ；逡逑Ｐｒａｉｒｉｅ邋ｅｃｏｓｙｓｔｅｍ：Ｅｒｇｕｎａ邋Ｓｔａｔｉｏｎ邋ａｎｄ邋Ｘｉｌｉｎｇｕｏｌｅ邋Ｓｔａｔｉｏｎ）逡逑２．１．１帽儿山研究区域自然概况逡逑本试验研宄样地位于黑龙江省尚志市东北林业大学帽儿山老山林场生态定位站（１２７°逡逑３４＇邋Ｅ，４５°邋２０＇邋Ｎ）。该地处长白山系张广才岭西北部小岭余脉，代表着东北东部山区天逡逑然次生林的典型生态系统类型。该区域有明显的四季交替，年平均气温３．４３邋°Ｃ，年相对逡逑湿度７０％，年降水量７３６．５邋ｍｍ，降雨主要集中在７？８月，年蒸发量１０９３．９邋ｍｍ，年平逡逑均日照数总时数２４７１．３邋ｈ，早霜在８月下旬出现，晚霜截止到５月下旬，无霜期１２０？逡逑１４０邋ｄ［１７＇３８］。逡逑在帽儿山选取兴安落叶松人工林土壤为研宄对象，地带性典型土壤为暗棕森林土壤逡逑［４４］

１逦２邋３邋４逦５逦６逦７邋Ｓ邋９邋１０邋ＩＩ邋１２逡逑月份Ｍｏｎｔｈ逡逑图２．３丰林国家级自然保护区月平均气温和降水量（２０１４－２０１７）逡逑Ｆｉｇ．２．３邋Ｓｅａｓｏｎａｌｉｔｙ邋ｏｆ邋ｍｅａｎ邋ｍｏｎｔｈｌｙ邋ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ邋ａｎｄ邋ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ邋ｆｒｏｍ邋２０１４邋ｔｏ邋２０１７邋ｉｎ邋Ｆｅｎｇｌｉｎ逡逑Ｎａｔｉｏｎａｌ邋Ｎａｔｕｒｅ邋Ｒｅｓｅｒｖｅ逡逑２．１．３额尔古纳研究区域自然概况逡逑该样地位于中国科学院沈阳应用研究所额尔古纳森林草原过渡带生态系统研宄站逡逑（１１９°邋３０’邋Ｅ，邋５０°邋１２＇邋Ｎ），该站位于内蒙古自治区额尔古纳市黑山头镇。该研究站属寒逡逑温带大陆性气候，年均气温０．５°（：，，年均降水量３００邋＿，降水主要集中在６－８月［１２３＿１２４］，逡逑早霜开始于８月下旬，晚霜结束于五月中旬，优势种主要包括羊草（；１６＿＞〃７２２？＜：／？＞＾／１？‘１５0、逡逑贝加尔针茅（等邋１１２：＾。逡逑该研究选取该地典型的草甸草原植被类型为研究对象，地带性典型土壤为黑钙土，逡逑表层土壤（０－１０0？）的有机碳、全氮和全磷含量分别为３６．４１±２．０８§＊１＾１、２３１．１６士逡逑１０．６７邋ｇ邋？邋ｋｇ－１邋和邋０．３５±０．０４邋ｇ邋？邋ｋｇ—１
【学位授予单位】：东北林业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S714.3;S812.2

【参考文献】

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本文编号：2689440