氮磷添加对热带阔叶林混交林粗死木分解及土壤有机碳稳定性影响

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粗死木质残体(Coarse woody debris,CWD)是指森林生态系统中的木质物质,包括枯立木、倒木和大枝,是森林生态系统中一个重要的碳库和营养源。在全球变暖、氮沉降日益严重的今天,研究氮磷沉降影响CWD分解及土壤有机碳(SOC)稳定性的反应机制对于阐明森林生态系统抗干扰能力有重要意义。本研究以华南热带阔叶混交林中不同优势种的CWD和不同形态SOC为研究对象,通过CK,+N,+P,+NP这4种处理,人工模拟氮(N)、磷(P)添加及其交互作用对5种乔木(尾叶桉、大叶相思、沙椤、鸭脚木、竹节树)的CWD分解及SOC形态特征的影响。主要研究结论如下:  (1)4种处理下,CWD分解过程中质量变化规律均符合Olson提出的单因指数衰减模型。N添加和P添加对华南热带阔叶混交林CWD分解影响不同。与对照相比,N添加对CWD分解没有显著影响,而P添加提高了5种优势种CWD分解速率(5%-53%),且除沙椤外均表现为显著提高(p<0.05);在尾叶桉和鸭脚木CWD分解过程中NP添加表现出显著的交互作用。结果表明氮沉降量较高的热带森林,CWD的分解主要受P的可利用性的限制。  (2)CWD分解过程中养分含量动态变化对N添加、P添加响应不同。N添加显著提高沙椤CWD分解过程中N元素浓度,显著提高尾叶桉和沙椤CWD分解过程中P元素含量;P添加显著提高5种CWD分解过程中P浓度,而对N浓度没有显著影响。N添加和P添加均提高CWD分解过程中K浓度,在尾叶桉和竹节树CWD分解过程中表现为显著提高。N添加和P添加均有降低CWD分解过程中Ca浓度的趋势,N添加显著降低尾叶桉和竹节树CWD分解过程中Ca浓度,P添加显著降低了鸭脚木CWD分解过程中Ca浓度。N添加、P添加对于不同优势种CWD分解过程中Mg浓度的影响较复杂,N添加显著降低尾叶桉CWD分解过程中Mg浓度,P添加提高竹节树CWD分解过程中Mg浓度。  (3)N添加、P添加对土壤微生物生物量、群落组成和胞外酶分泌有不同影响。相比于对照,加N降低了土壤微生物总磷脂脂肪酸量,提高了真菌生物量,而细菌的生物量表现为下降,加P提高了土壤微生物总磷脂脂肪酸量,显著提高土壤中真菌生物量。微生物通过胞外酶的分泌,分解有机物质,获得自身的养分,加N显著提高土壤β-葡糖苷酶的活性,对N-乙酰氨基葡糖苷酶的活性没有显著影响,使氧化酶的活性降低了8%;加P对两种水解酶均没有显著影响,显著提高氧化酶活性(7%)。  (4)在华南热带阔叶林中,N添加显著提高了0-5cm土层可溶性有机碳(DOC)含量,显著提高0-10cm土层土壤活性有机碳(LFC+MBC+DOC)含量和土壤缓性有机碳(Slow SOC)含量,从而促进了华南热带阔叶林土壤总有机碳积累。而P添加降低了土壤表层活性有机碳和惰性有机碳(NHFC)的含量,因而也降低了土壤总有机碳的积累。表明富氮缺磷的热带森林土壤,有利于提高土壤有机碳稳定性,有利于土壤有机碳的累积。
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