【摘 要】
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近年来随着工业和现代农业发展,全球大气氮沉降加剧,迅速增加的氮沉降已对森林生态系统产生了巨大影响,而氮和磷元素都是植物生长必须的养分。本研究在安徽省祁门县渣湾自然保护区亚热带北部常绿阔叶林内设立了长期的氮磷添加试验样地,以研究氮磷添加对森林生态系统的影响。在中坡和坡顶各设置了对照(CK)、高氮(HN;100 kg N·hm-2·a-1)、高氮+磷(HN+P;100 kg N·hm-2·a-1+50
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近年来随着工业和现代农业发展,全球大气氮沉降加剧,迅速增加的氮沉降已对森林生态系统产生了巨大影响,而氮和磷元素都是植物生长必须的养分。本研究在安徽省祁门县渣湾自然保护区亚热带北部常绿阔叶林内设立了长期的氮磷添加试验样地,以研究氮磷添加对森林生态系统的影响。在中坡和坡顶各设置了对照(CK)、高氮(HN;100 kg N·hm-2·a-1)、高氮+磷(HN+P;100 kg N·hm-2·a-1+50 kg P·hm-2·a-1)3种处理,各处理3次重复。采集了不同处理试验样地内14种植物叶片以及土壤样品,对其稳定碳氮同位素、养分含量以及土壤理化性质进行了分析,试图利用稳定碳氮同位素技术,探讨森林生态系统养分循环过程与机理,为亚热带常绿阔叶林保护和科学经营提供参考和理论依据。主要研究结果如下:(1)土壤稳定碳氮同位素(δ13C、δ15N)及土壤碳周转速率氮磷添加对亚热带落叶林土壤δ13C值和δ15N值有极显著影响(P<0.01)。HN和HN+P处理在不同坡位上皆提高土壤的δ13C值。氮磷添加在不同坡位上对土壤δ15N值影响不同,在中坡,HN+P和HN处理降低了土壤δ15N值;在坡顶,HN+P和HN处理提高了土壤δ15N值。在中坡,HN处理加快了土壤碳周转速率;在坡顶,HN和HN+P处理皆加快了土壤碳周转速率。(2)土壤理化性质、养分及化学计量比氮磷添加对土壤p H、EC、全磷(TP)、SOC/TN、SOC/TP、TN/TP有极显著影响(P<0.05),对土壤有机碳(SOC)和全氮(TN)没有显著影响(P>0.05),在中坡和坡顶,氮磷添加皆降低土壤p H、TP含量,提高了土壤EC值,土壤SOC/TN、SOC/TP、TN/TP值在不同坡位上对氮磷添加的响应不一;不同坡位对土壤p H、EC、SOC、TN、SOC/TN、SOC/TP、TN/TP有显著影响(P<0.05),对土壤TP没有显著影响(P>0.05),坡顶土壤EC、TP、C/P、N/P值要大于中坡,坡顶p H和C/N值要小于中坡。土层对土壤p H、EC、SOC、TN、TP、SOC/TN、SOC/TP、TN/TP都有显著影响(P<0.05),除了p H,各指标基本上都随着土层的增加而不断降低。(3)叶片碳氮同位素(δ13C、δ15N)及植物水分利用效率(WUE)氮磷添加对植物叶片δ13C和δ15N值有显著影响(P<0.05),HN和HN+P处理降低了植物叶片δ13C值,提高了植物叶片δ15N值;不同生活型植物叶片δ13C和δ15N值没有显著差异(P>0.05)。氮磷添加显著影响植物叶片水分利用效率(P<0.05),HN和HN+P处理降低了植物叶片水分利用效率(WUE);不同生活型植物的水分利用效率没有显著差异(P>0.05)。(4)叶片养分及其化学计量比氮磷添加显著影响亚热带常绿阔叶林植物叶片P含量(P<0.05),而对植物叶片C和N含量没有显著影响(P>0.05),HN+P和HN处理提高了植物叶片P含量。不同生活型植物叶片C、P含量差异显著(P<0.05),而叶片N含量之间没有显著差异(P>0.05),叶片C含量皆表现为:乔木>灌木>草本,叶片P含量皆表现为:草本>灌木>乔木。氮磷添加对植物叶片C/P、N/P值有显著影响(P<0.05),对植物叶片C/N无显著影响(P>0.05),植物叶片C/N、C/P、N/P值皆表现为:CK>HN>HN+P。不同生活型的植物叶片C/N、C/P、N/P值差异显著(P<0.05),植物叶片C/N、C/P、N/P值皆表现为:乔木>灌木>草本。
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