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氮沉降对凋落物分解早期碳氮周转的影响
作 者: 李考学
导 师: 崔晓阳
学 校: 东北林业大学
专 业: 土壤学
关键词: 氮沉降 凋落物 内源氮 外源氮 分解
分类号: S714
类 型: 硕士论文
年 份: 2006年
下 载: 397次
引 用: 1次
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内容摘要
在过去几十年中,由于大量使用化石燃料和农牧业的快速发展,人类向大气中排放了含氮化合物翻了一番,导致氮化物在大气中累积并向陆地和水域生态系统沉降,渐增的氮输入使一些地区出现了“氮饱和”现象,引起水体富营养化,土壤养分下降,植被退化等一系列环境问题。凋落物分解在森林土壤形成和植物和微生物的养分循环起着重要作用。凋落物分解过程中,碳、氮元素将可能有以下几种途径,合成稳定的土壤有机物,以CO2和N2O的形式释放到大气中、或者以可溶性有机碳(DOC)、可溶性有机氮(DON),可溶性无机氮(DIN)随同土壤溶液进入土壤中。外源氮输入可以通过改变土壤中的化学和微生物环境影响凋落物分解过程中的碳氮周转过程。 本实验采用的五种凋落物样品,来自四个典型植被带,包括两种针叶树种(鱼鳞云杉,红松)和三种阔叶树种(岳桦,蒙古栎,椴树),基本上可以代表长白山地区的主要树种类型。采用模拟氮沉降的方法,在20℃条件下,人为施加硝酸铵构建了一个氮沉降增加梯度,即对照、低氮处理(30kg N ha-1 yr-1)、高氮处理(50kg N ha-1 yr-1),实验历时13周,其间每月测一次淋洗液中的可溶性无机氮(DIN)和可溶性有机氮(DON),每周对体系呼吸的CO2和N2O进行测定,旨在揭示外源氮输入对长白山五种典型树种凋落物分解早期的影响及外源氮和内源氮对红松凋落物分解早期的影响。结果表明: (1)外源氮输入加快了凋落物的分解速度,阔叶树种的凋落物(岳桦、蒙古栎、椴树)分解量明显高于针叶树种。凋落物种类对样品的可溶性有机碳(DOC)淋失量有显著影响,而氮处理对样品的总DOC淋失量没有显著影响,DOC总淋失量与对照样品的总分解量呈明显的正相关(R2=0.89 P<0.05),无论是氮处理还是凋落物种类对可溶性有机氮(DON)淋失量都没有明显影响,而DON总淋失量与凋落物的总分解量不相关。大约有51-91%的氮被凋落物所固持,凋落物氮固持百分比与凋落物总分解量呈明显的正相关关系。在本实验中易分解凋落物具有较高的氮固持百分比,可能说明具有较易分解凋落物的森林表层可能比具有较难分解的凋落物的森林表层具有较大的氮固持潜力。 (2)在红松凋落物分解的初期阶段,外源N输入促进了其分解过程(P<0.05),接受高外源N输入样品的分解量和呼吸速率明显高于低外源N和对照样。内源N并不是控制红松凋落物分解的主要因素,而木质素含量能较好的反映其分解速度。内源N和外源N对凋落物DOC的淋失都没有明显影响,而DON的淋失量与外源N处理显著正相关(P<0.01),外源N处理加快了DON的淋失量。研究发现,尽管有部分外源N淋失,但凋落物仍可以通过固持作用截留40-55%外源N,随着外源N的输入的增加其截留量也随之增加。
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全文目录
摘要 4-5 Abstract 5-11 1 绪论 11-22 1.1 大气氮沉降问题的产生 11-14 1.1.1 大气氮沉降的定义 11 1.1.2 氮沉降来源 11-12 1.1.2.1 氮沉降的自然来源 11 1.1.2.2 氮沉降的人为来源 11-12 1.1.3 大气氮沉降问题的产生 12-14 1.2 森林生态系统碳循环及其研究意义 14-17 1.2.1 森林生态系统碳循环 14 1.2.2 森林土壤碳循环的意义 14-15 1.2.3 凋落物分解在森林生态系统碳循环中的意义 15-17 1.2.3.1 森林凋落物的概念 15 1.2.3.2 森林凋落物在森林生态系统碳循环中的作用 15 1.2.3.3 影响森林凋落物的分解的主要因素 15-17 1.3 氮沉降对凋落物分解的影响 17-19 1.3.1 氮沉降对凋落物化学成分的影响 17-18 1.3.1.1 氮沉降梯度对凋落物化学成分的影响 17-18 1.3.1.2 施氮肥对凋落物化学成分的影响 18 1.3.2 氮沉降对凋落物分解的影响 18-19 1.3.2.1 氮沉降对凋落物前期分解阶段的影响 18 1.3.2.2 氮沉降对凋落物后期分解阶段的影响 18-19 1.4 主要研究方法 19 1.4.1 氮沉降对森林生态系统影响的研究方法 19 1.4.2 凋落物分解的研究方法 19 1.5 本研究的目的、意义及研究内容 19-22 1.5.1 研究背景、目的及意义 19-21 1.5.2 研究内容和拟解决的关键问题 21-22 2 实验地点、材料和方法 22-27 2.1 研究区域概况 22-24 2.2 样品采集 24-25 2.3 实验设计 25-26 2.3.1 实验假设 25 2.3.2 实验步骤 25-26 2.4 实验方法与数据处理 26-27 3 结果与分析 27-38 3.1 模拟氮沉降对长白山五种典型树种凋落物分解的影响 27-33 3.1.1 总分解量 27-28 3.1.2 CO_2呼吸和DOC淋失 28-29 3.1.3 N_2O排放,DIN和DON淋失 29 3.1.4 讨论 29-33 3.1.4.1 凋落物碳素周转 29-32 3.1.4.2 凋落物氮素周转 32-33 3.2 内源氮和外源氮对红松凋落物的影响 33-36 3.2.1 样品基本性质及N处理对凋落物分解量的影响 33 3.2.2 N处理对样品CO_2呼吸和DOC淋失的影响 33-34 3.2.3 氮处理对样品N_2O呼吸、无机N和DON淋失的影响 34-35 3.2.4 讨论 35-36 3.2.4.1 N处理对凋落物C元素周转的影响 35-36 3.2.4.2 N处理对凋落物N元素周转的影响 36 3.3 本章小结 36-38 结论 38-39 参考文献 39-45 攻读学位期间发表的学术论文 45-46 致谢 46-47 独创性声明 47 学位论文版权使用授权书 47
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中图分类: > 农业科学 > 林业 > 林业基础科学 > 森林土壤学
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