酸雨酸度和硫氮比对麻栎细根生长及其主要组成物质的影响

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本研究在南京城郊铜山林场选取了典型林分人工麻栎纯林(Quercus acutissima)作为实验研究对象,野外添加不同pH值(4.5、3.5、2.5)、不同硫氮比(5:1、1:1、1:5)共9种类型酸雨一年时间来模拟不同类型酸雨(对照为流动的山间防火池水,pH值为6.6,同时每种处理三个重复),探究野外复杂森林环境条件下酸雨对林木细根生长及其主要组成物质含量变化的影响,结果表明:(1)添加酸雨后,不同pH值酸雨处理下,生物量、根尖数量、长度、活根比例表现出4.5>CK(6.6)>3.5>2.5的特征规律,平均根径表观上表现出4.51:1>1:5的变化趋势,平均根径表观上表现出5:1<1:1<1:5的变化趋势,不同硫氮比酸处理之间差异随酸雨pH值降低而逐渐减小。说明N的胁迫效应强于S,酸雨中硫氮比的降低,即氮的增加,不利于细根的生长。相同处理下,根尖密度和根长密度变化数量值非常大,而生物量变化数量值却相对非常小,说明酸雨对细根的影响效应主要在极小径级(一、二级根)细根上,对高级根(三、四、五级根)影响不显著。(2)添加酸雨后,5月细根碳含量有增加有减小,无明显特征规律。8月、2月细根碳含量表现出4.5>CK>3.5>2.5的变化趋势,11月表现出CK>4.5、3.5>2.5的变化趋势,同时11月不同硫氮比处理之间表现出5:1>1:1>1:5的变化趋势。pH值为2.5时,8月、11月、2月碳含量比对照平均降低2.52%、0.7%、1.6%。5月pH值对细根碳含量无显著影响(P>0.5),其他月份均具有显著影响(P<0.05)。5月、8月酸雨硫氮比对细根碳含量具有显著影响,11月、2月无显著影响。不同硫氮酸雨比处理之间有明显差异,但是其差异特征规律随酸雨作用时间、酸雨酸度而变化。5月、8月、11月部分类型酸雨处理下细根氮含量增加,在酸雨作用1年后(2月)细根氮含量表现为显著降低,2月pH值为4.5、3.5、2.5的酸雨处理下细根氮含量分别平均降低了13%、16%、18%。酸雨作用下,细根碳氮比表现出明显的升高趋势。酸雨pH值对细根氮含量无显著影响,硫氮比在11月、2月对细根氮含量有显著影响,二者交互作用对细根氮含量具有显著影响。部分类型酸雨处理下细根磷含量增加,但是差异性不显著,酸雨作用下细根磷含量主要表现为降低的趋势。在添加酸雨第9、12个月pH值为2.5的处理中细根全磷含量分别平均降低了10.5%、23.6%。11月、2月磷含量表现出CK>4.5>3.5>2.5的变化趋势。5月、8月酸雨pH值对细根磷含量无显著影响,11月、2月对磷含量具有显著影响,硫氮比表现出与pH值相反的特征规律。酸雨作用下,部分类型酸雨处理细根硫含量增加,但是主要表现为降低的趋势,8月、2月pH值为2.5的处理中,细根硫含量分别平均降低了16%、12%。酸雨硫氮比对细根碳、氮、磷、硫含量具有显著影响,但是其差异特征规律随时间和酸雨pH值变化而变化。(3)添加酸雨后,细根钾含量显著降低,表现出CK>4.5>3.5>2.5的趋势,5月、8月、11月pH值为2.5的酸雨处理细根钾含量比对照平均降低51%、42%、37%。5月不同硫氮比处理之间表现为5:1>1:1>1:5,其他月份不同硫氮比处理之间也有明显差异,但是差异特征规律随酸雨作用时间和pH值不同而不同。5月、8月、11月酸雨pH值对细根钾含量具有显著影响(P<0.05),2月无显著影响(P>0.5)。5月、8月硫氮比对细根钾含量具有显著影响,11月、2月无显著影响。添加酸雨后,细根钙含量显著增加,5月pH值为3.5、2.5处理细根钙含量分别平均增加55%、93%。5月、11月细根钙含量表现出CK<4.5<3.5<2.5的特征规律。5月pH值对细根钙含量具有显著影响,其他月份无显著影响。5月8月硫氮比对细根钙含量具有显著影响,其他月份无显著影响。添加酸雨后,细根镁含量主要表现为增加趋势,2月pH值为4.5、3.5、2.5的酸雨处理细根镁含量分别品均增加了8%、19%、6%。5月、8月p H值对镁含量无显著影响。11月、2月pH值对镁含量具有显著影响。5月、2月硫氮比对细根镁含量具有显著影响,8月11月无显著影响。酸雨作用后细根铝含量显著增加,5月、8月、11月、2月添加酸雨后细根铝含量分别平均增加了39%、81%、87%、33%。不同pH值酸雨处理之间铝含量表现出CK<4.5<3.5<2.5的特征规律,不同硫氮比酸雨处理之间细根铝含量表现出5:1<1:1<1:5的变化趋势。5月pH值对细根铝含量无显著影响,其他月份均具有极显著影响(P<0.01)。2月硫氮比对细根铝含量无显著影响,其他月份均具有显著影响。(4)5月细根生物量、根长、根尖与pH值、硫氮比、钾、磷表现出正相关趋势,与钙表现出明显的负相关。径级表现出相反的特征规律,与钙离子表现出明显的正相关特征。铝、碳、氮与pH值、生物量、根尖、长度几乎无相关性,与硫氮比成负相关性,pH值、硫氮比、钾、钙是主控因子。8月铝离子与其他指标开始表现出比较明显的相关性,与径级成正相关,与其他指标均表现为负相关,钙离子表现出与5月相反的特征规律,pH值、铝是主控因子。11月氮表现出与8月相反的特征规律,与铝含量成正相关,其他指标的同8月相似,pH值、铝、碳、磷是主控因子。2月钙离子表现出与添加酸雨初期相似的特征规律,与铝成正相关,其中pH值、铝、碳、磷是主控因子。
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