城乡环境梯度下麻栎林土壤呼吸对短期模拟氮沉降的响应

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人类活动,化石燃料和化肥的使用等会大量产生含氮碳元素气体,部分含碳氮气体(CO2、NOX)可能会破坏森林生态碳氮平衡。土壤呼吸在森林生态系统占有重要地位。在全球氮沉降急剧增加的背景下,了解土壤呼吸及组分对氮沉降的影响机制,可以更好地应对氮沉降剧增对森林生态系统造成的影响。本文实验数据采集从2020年8月到2020年12月(生长季-8月,生长季末期-10月,非生长季-12月),从城乡环境梯度的角度,以麻栎(Quercus acutissima)林为研究对象,在合肥(城市森林-大蜀山森林公园、城郊森林-紫蓬山国家森林公园)、六安舒城(乡村天然林-万佛山国家森林风景区)选取立地条件近似的区域建立样地,进行模拟氮沉降实验。样地设置三种施氮处理,分别是对照(CK,0kg N ha-1yr-1)、低氮(LN,50kg N ha-1yr-1)、高氮(HN,100kg N ha-1yr-1),研究氮沉降对城乡环境梯度森林土壤呼吸及组分的影响,同时测定土壤温湿度和土壤理化性质指标,分析城乡环境梯度土壤呼吸及组分差异及其影响因子,可以更准确监测森林生态系统对氮沉降的响应,为制定关于环境问题的政策方针提供科学参考。主要研究结果如下:(1)城乡环境梯度对土壤呼吸的影响。城乡环境梯度土壤呼吸及组分有明显的季节分布特征,表现为夏季高冬季低。城乡环境梯度上,土壤呼吸及组分表现为土壤呼吸(Rs):城市>城郊>乡村,异养呼吸(Rh):城市>乡村>城郊,自养呼吸(Ra):城郊>城市>乡村。(2)氮沉降对城乡环境梯度土壤呼吸及组分的影响。氮沉降对城乡环境梯度土壤呼吸及组分的影响主要在生长季阶段。施氮对城乡环境梯度Rs有抑制作用。城市森林、城郊森林和乡村天然林Rh的贡献率范围分别为58.25%82.22%,29.26%63.82%,49.46%76.63%,施氮处理会影响Rh和Ra的占比。(3)城乡环境梯度土壤呼吸及组分与土壤温湿度关系。土壤温度与城乡环境梯度Rh的相关性大于Rs与温度的相关性。与土壤湿度相比,土壤温度与土壤呼吸及组分相关性更好。土壤温湿度协同作用对Rs的解释比单个因子的解释更好。Q10值有明显的城乡环境梯度变化特征,表现为:城市>城郊>农村。(4)氮沉降对土壤理化性质的影响。施氮对城乡环境梯度土壤MBC、MBN、NH4+-N、NO3--N含量有促进作用,对城乡环境梯度森林土壤p H、TN、TC、C/N无明显影响。(5)氮沉降下城乡环境梯度土壤呼吸及组分与土壤理化性质的相关性。城市森林和城郊森林土壤呼吸及组分与土壤MBN、TDN、TC、C/N有显著相关性(p<0.05),乡村天然林与土壤理化性质多表现为负相关关系。
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