论文部分内容阅读
近几十年来,由于矿物燃料燃烧、含氮化肥的生产和使用、人口增长和畜牧业发展等原因,人类向大气中排放的含氮化合物越来越多。大量的大气氮沉降导致了一系列生态问题诸如水体富营养化、土壤酸化、土壤营养元素失衡等,这些均引起了全世界的极大的关注。目前,研究氮沉降已是为全球生态环境研究的热点内容之一。氮在陆地生态系统过程的调节中通常起到关键的作用,因此,氮沉降增加所产生的生态后果深受人们的关注。中国的亚热带森林为世界上极少见的森林植被类型,是世界同纬度地区唯一的森林植被。对亚热带森林凋落物分解的研究,对亚热带森林养分循环及维持持续生产力的机制的研究,和探究人工林植被的恢复机制等均具有极高的理论价值与科学依据。
本文以樟树林和马尾松林为研究对象,设置三个梯度LN(5gNm-2yr-1,MN(15gNm-2yr-1),HN(30gNm-2yr-1)4种氮添加水平。对其凋落枝和凋落叶分解过程中凋落物重量的变化规律,如干重的残留率、凋落枝和凋落叶中初始养分含量、凋落枝和凋落叶分解过程中各种组分主要营养元素的含量变化等进行为期一年的研究(2011年10月至2012年10月)。研究结果表明:
(1)经过12个月的分解实验,CK、HN、MN、LN处理马尾松凋落枝的残留率分别为47.67%、53.86%、52.67%、50.90%,马尾松凋落叶的残留率分别为71.33%、70.02%、69.67%、70.12%。樟树凋落枝的干重残留率分别为39.5%、37.79%、34.83%、35.89%,樟树凋落叶干重残留率分别为8.5%、9.1%、9.59%、9.81%。从以上数据可以看出,经过一年的分解,樟树和马尾松凋落枝和凋落叶分解变化是不一致的,其分解速率的大小顺序为樟树凋落叶>樟树凋落枝>马尾松凋落枝>马尾松凋落叶。樟树凋落枝的干重残留率随分解时间变化的曲线与樟树凋落叶基本相似:最初残留率值较大,并减少较慢,之后逐渐降低,6到8个月后残留率降低速率最快,后逐渐趋于稳定值。经过12个月的分解,最终樟树凋落枝的干重残留率低于马尾松凋落枝的干重残留率,且残留率的变化规律差别较大,樟树凋落枝的分解速率在6到8个月最快,而马尾松在10个月以后才达到最快。不同氮浓度处理下樟树凋落枝的干重残留率均低于对照组。高浓度氮处理下马尾松凋落枝的干重残留率较高。低、中浓度氮处理下凋落枝干重残留率较低。由此可知在相同的氮浓度处理下樟树凋落枝的分解速率明显高于马尾松。
(2)樟树凋落物和马尾松凋落物不同组成成分(枝、叶、果)的养分含量。C是凋落物最主要的养分,其所含的比例最大,其含量范围(446.790g·kg-1~507.467g·kg-1),樟树果中的含量最大,明显高于枝和叶,枝和叶的含量差别不大,而马尾松果中C的含量又明显低于枝和叶,其枝和叶的含量差别也不大。其次是N的含量,其含量范围(4.605g·kg-1~11.90g·kg-1),樟树叶的含量最大,而马尾松则是果中的含量最大。其次是S的含量,其范围是(0.727g·kg-1~1.666g·kg-1),P的含量范围(0.1994g·kg-1~1.602g·kg-1)。C/N的值在38.02~103.63之间。马尾松凋落枝的C/N值最大,而樟树叶C/N值最小。不同树种,不同组分之间凋落物的初始元素有一定的差异,但其差异性因树种和元素的不同而不同。
(3)经过一年的分解实验,马尾松凋落叶分解过程中C含量,HN处理、MN处理、LN处理分别下降14.8%、24.1%、20.0%,马尾松凋落枝分解过程中的C含量分别下降了13.8%、13.6%、9.6%。而樟树凋落叶分解过程中C含量,HN处理、MN处理、LN处理分别下降19.0%、15.5%、14.8%,樟树凋落枝分解过程中C含量分别上升了2.0%、62.1%、10.3%。经过LSD多重比较发现,马尾松凋落叶分解过程中的C含量,HN处理、MN处理、LN处理之间差异性显著,其凋落枝分解过程中C含量不同处理间差异性不显著,樟树凋落叶分解时,不同处理间C含量差异性显著,樟树凋落枝分解过程中C含量出现一定的上升,且不同处理间差异性显著。说明施氮处理对马尾松凋落枝和凋落叶及樟树凋落枝C元素的释放表现为一定的抑制作用,而对樟树凋落叶表现为促进作用。凋落物C含量随着干物质的流失而释放。
(4)樟树和马尾松凋落叶和凋落枝在分解一年后,凋落物中N元素的含量总体上都是下降的趋势,马尾松凋落叶分解一年后N含量,HN处理、MN处理、LN处理分别下降34.7%、25.8%、21.5%。凋落枝分解时分别下降了54.4%、7.4%、36.9%。而樟树凋落叶分解下降了13.6%、14.1%、20.6%,樟树凋落枝分解分别下降了8.3%、15.9%、22.8%。经过LSD多重比较发现,马尾松和樟树凋落枝与凋落叶分解过程中,HN处理、MN处理、LN处理之间差异性显著,说明施加氮对凋落物分解过程中N元素的含量变化趋势没有影响,凋落物分解过程最终N元素的含量是下降的,但是下降的幅度因树种和N浓度处理的不同而不同。
(5)K元素的含量在樟树和马尾松凋落枝和凋落叶的分解过程中都经历了两个阶段,先是下降再是增加的趋势。马尾松凋落枝和凋落叶分解时间达到6个月时,K含量开始上升。樟树凋落枝和凋落叶分解时间为10个月时,K元素的含量开始上升。马尾松和樟树凋落枝和凋落叶分解过程中Ca元素含量的变化均呈波动式下降的趋势,樟树和马尾松凋落物中Ca元素含量很小,随着干重的下降,Ca元素的含量变小。但是下降的幅度随着N处理浓度与树种的不同而不同,变化复杂,规律性不明显。Mg元素的含量在马尾松和樟树凋落物分解过程中均是波动式下降的,Mg元素在樟树凋落物的含量范围为0.8g·kg-1~1.1g·kg-1,在马尾松凋落物中的含量范围为0.38g·kg-1~0.64g·kg-1。在凋落叶的分解过程中,不同N浓度的处理差别不大,且变化规律一致。凋落枝的分解过程中,不同N浓度处理差别很大,规律性复杂不明显。经LSD多重比较得,樟树凋落叶分解过程中,不同处理间Mg元素含量差异性显著,马尾松凋落枝和凋落叶在分解过程中,不同处理间Mg元素含量的差异性显著。