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模拟氮沉降对杉木人工林土壤有机碳库的影响

沈芳芳  
【摘要】:自20世纪70年代以来,森林生态系统碳循环受到了全球氮沉降的深刻影响,因为氮沉降改变了陆地生态系统的生产力和生物量积累。本论文研究了4种水平的氮沉降(N0、N1、N2和N3)对18a生的杉木人工林土壤有机碳库、活性有机碳库和参与碳循环土壤酶活性的影响,N沉降量依次为0、60、120、240 kg N·hm-2·a-1,每处理重复3次。主要研究结果:(1)氮沉降量的增加对土壤总有机碳含量和有机碳密度均无显著影响,土壤表层全氮含量增加,致使土壤C/N比降低。(2)氮沉降对同土层土壤活性有机碳组分含量的影响存在差异,对MBC和POC含量无显著影响,对HWC含量表现出显著的抑制作用;中-低氮沉降(N1、N2)对DOC含量无影响,而高氮沉降(N3)显著促进了DOC含量。(3)不同氮沉降水平,4种土壤活性有机碳占土壤总有机碳比率为45.08%,其中POC/TOC(16.23%~40.02%)最大,其次是MBC/TOC(2.58%~3.39%)和HWC/TOC(0.45%~1.12%),DOC/TOC(0.36%~0.55%)最小。(4)表层土壤中,TOC与MBC、POC、HWC呈显著正相关,而与DOC呈显著负相关;活性碳各组分之间也存在一定的相关性,其中DOC与MBC、POC、HWC呈显著负相关,MBC与POC、HWC呈显著正相关。(5)通过28 d的培养后发现,各土层有机碳日均矿化量随培养时间的延长呈下降趋势,而有机碳累计矿化量则逐步增加。不同氮沉降处理下各土层有机碳累计矿化量总体趋势表现为:随着氮沉降量的增加而降低,日均矿化量降低幅度以N1最大,其次是NO和N2,N3降幅最小。(6)氮沉降对6种土壤酶活性的影响存在差异,对纤维素酶和多酚氧化酶具有促进作用,而对淀粉酶和过氧化物酶表现出一定的抑制作用;中-低氮沉降(N1、N2)对蔗糖酶无影响,而对β-葡糖苷酶具有促进作用,高氮沉降(N3)促进了蔗糖酶活性,但抑制了β-葡糖苷酶活性。表层土壤中,土壤有机碳累积矿化量与土壤纤维素酶、β-葡糖苷酶、过氧化物酶活性呈显著正相关。(7)表层土壤中,土壤有机碳累积矿化量与土壤纤维素酶、β-葡糖苷酶、过氧化物酶活性呈显著正相关;蔗糖酶、纤维素酶、淀粉酶、过氧化物酶均与DOC、POC、HWC呈显著相关;β-葡糖苷酶和多酚氧化酶与MBC呈显著正相关。


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