不同年龄邓恩桉幼龄林对模拟氮沉降的响应

来源 :福建农林大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:NoNameMan
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在过去几十年中,化石燃料燃烧,化肥生产和使用及畜牧业集约化经营等人类活动向大气排放了大量的氮化物,导致氮化物在大气中累积并向陆地和水域生态系统沉降,特别是进入20世纪70年代以来,酸沉降已成为欧美工业化国家的重要环境问题之一;氮沉降对森林生态系统最重要的影响就是加速了林木和林下土壤以及凋落物养分淋溶,从而改变了系统的生物地球化学循环;随着经济的迅速发展,我国南方已成为继欧美之后的第三大酸沉降区,氮沉降对森林生态系统的影响已越来越受到人们的关注。目前有关大气氮沉降对阔叶林和林地土壤以及凋落物分解的影响及反馈还鲜有报到。邓恩桉(EuCahetus dunnii Maiden)作为福建地区主要的经济树种,阐明氮沉降与邓思桉人工林之间的反馈与负反馈机制,不但可以为我国乃至亚热带地区进一步开展氮沉降研究打下基础,同时也可为邓恩桉林可持续经营提供理论基础。 本实验通过四个水平的野外施氮处理:N0(0kg·hm-2·a-1)、N1(40kg·hm-2·a-1)、N2(80kg·hm-2·a-1)、N3(120kg·hm-2·a-1),每个处理重复3次,来研究氮沉降对不同年龄邓恩桉幼龄林林木生长、土壤养分、林木养分和凋落物分解的影响。主要研究结果如下: 1模拟氮沉降对不同年龄邓恩桉幼龄林林木生长的影响 在整个实验过程中,各处理水平的邓恩桉幼龄林胸径和树高季增长率整体变化趋势均表现为:先降低后升高。经过一年实验后发现,高浓度的氮沉降抑制了胸径的生长,而中低浓度的氮沉降则促进了胸径生长,且2-N2处理胸径增长程度最大(45.55%),各氮处理均促进了树高的生长,且2-N1处理树高增长程度最大(43.83%), 2模拟氮沉降对不同年龄邓恩桉幼龄林土壤养分的影响 同期同氮处理森林土壤全氮含量均表现为:上层>中层>下层;同层土壤在相同的氮沉降水平下全氮含量随着处理时间的延长有而升高;同期森林土壤全氮含量随着处理浓度的增加而升高。 同期同氮处理中,上层土壤的有机碳含量显著高于中层和下层土壤的有机碳含量;同氮处理水平同层土壤有机碳含量随着处理时间的延长而降低;同期同层土壤中有机碳含量随着氮处理浓度的增加而降低。 试验期内各处理间土壤C/N有较大的变动,其变动范围在12.04-77.43之间。同氮处理水平同层土壤C/N随着处理时间的延长而减小;同期同层土壤C/N随着氮处理浓度的增加而减小;同期同氮处理中,除2007年7月取样的2-N3处理、2007年10月的2-N2、2008年4月的2-N3处理和2008年1月取样的3-N0处理外其他均表现为:上层土壤的C/N高于中层和下层土壤。 同期同氮处理中,上层土壤的有效磷含量明显高于中层和下层土壤;相同取样时间同层土壤有效磷含量随着氮处理浓度的增加而降低;两年生林在实验的前三季度同氮浓度处理的同层土壤有效磷含量随着处理时间的延长而降低,但最后两季度有效磷含量相对稳定;三年生林分在整个实验过程中,土壤有效磷含量相对稳定。 相同取样时间同层土壤速效钾含量随着处理浓度的增加而降低;除2008年7月取样的三年生林外,其他相同取样时间同氮浓度处理的上层土壤的速效钾含量明显高于中层和下层土壤;氮沉降对表层土壤速效钾的淋失有促进作用,中、下层土壤在同浓度的氮处理影响下,随着处理时间的延长有效磷含量有所提高,但不显著。 3模拟氮沉降对不同年龄邓恩桉幼龄林活立木林木养分含量的影响 经过一年实验,氮沉降促进了邓恩桉幼龄林叶氮含量的提高,且2-N3处理提高程度最大(89.22%)。氮沉降也促进了叶磷含量的提高,且2-N1处理提高程度最大(262.22)。氮沉降促进了三年生林叶钾含量的提高,且N2处理提高程度最大(78.82%);而对两年生林则起到了抑制效应,且N3处理降低程度最大(19.32%)。氮沉降抑制了两年生林叶碳含量的提高,且N3处理提高程度最小(-14.17%);N0、N2和N3均促进了三年生林叶碳含量的提高,且N0处理提高程度最大(5.18%)。氮沉降引起了邓恩桉幼龄林叶钙、镁含量的降低,且降低程度最大的处理分别为:2-N3(54.25%)和2-N1(49.1%)。 经过一年实验,各氮处理均促进了三年生林枝氮含量的提高,且N0处理提高程度最大(96.85%);两年生林只有N3处理起到了促进作用。氮沉降促进了枝磷含量的提高,且2-N2提高程度最大(260.91%)。只有3-N1处理促进了枝钾含量的提高,其他处理均起到了抑制作用,且2-N2处理降低程度最大(49.44%)。2-N3和3-N1处理促进了枝碳含量的提高,其他处理均起到了抑制作用,且2-N0处理抑制效果最明显。各处理水平均促进了枝钙含量的降低,且3-N0降低程度最大(63.14%)。各处理水平均促进了枝镁含量的降低,且2-N3处理降低程度最大(50.65%)。 4模拟氮沉降对不同年龄邓恩桉幼龄林叶凋落物分解的影响 氮沉降都抑制了凋落物的分解。两年生林分在2008年5、6月份抑制效果最明显,且N3抑制最大,失重率相对于对照分别降低2.96%和3.12%;而三年生林分在2、5两月份抑制最明显,其他时间抑制效果均不显著。N1处理对两年生林分的抑制效果不如N2、N3处理;三年生林分变化规律不一致。在实验的前三个月,N2对两年生林凋落物分解的抑制效果大;三年生林在2008年1月份时抑制效果最大。N3处理对两年生林分除前4个月外抑制效果均大于N1、N2处理,三年生林分从2008年6月份开始也表现出了相同的规律。凋落物分解主要发生在前6个月,失重率最大达到41.23%,后期各处理凋落物失重率变化不明显。 经过一年实验,氮沉降抑制了叶凋落物中氮元素的释放,且2-N2抑制程度最大(32.17%)。凋落物分解过程中N元素的释放模式为:快速释放-缓慢富集-缓慢释放-少量富集。而钾元素表现为直接释放,且氮沉降促进了钾元素的释放。磷元素释放模式为:快速释放-少量富集-少量释放-少量富集,中低浓度的氮处理抑制了两年生林磷元素的释放,而高浓度的氮处理则促进了磷元素的释放;而氮沉降对三年生林则起到了促进作用。氮沉降促进了凋落物碳素的降解,但各处理间差异不显著。氮沉降抑制了两年生林叶凋落物钙元素的流失,且低浓度的氮处理抑制效果最大,相对于对照残留率降低了6.43%,经方差分析,各处理间有显著差异;N1处理抑制了三年生邓恩桉幼龄林叶凋落物中钙元素的流失,而N2和N3则起到了促进作用,且N2效果最大,相对于对照残留率提高了5.84%,经方差分析各处理间差异不显著。氮沉降抑制了两年生林叶凋落物镁元素的流失,且抑制效果随着浓度的增大而增大,经方差分析,各处理间有显著差异;而N3处理对三年生林起到了促进作用,N1和N2则起到了抑制作用,且N2的效果最大,相对于对照残留率降低了4.55%经方差分析各处理间差异不显著。
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