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实验室培养条件下森林暗棕壤的氮矿化特征

刘宝东  
【摘要】:氮是植物生长和发育所需的大量营养元素之一。在森林生念系统中,氮往往成为限制植物生长最重要的因素之一,对森林群落的演替有重要的影响。氮在顶级群落稳定性的维护、保持一定树种比例组成都存在非常重要的作用。 氮矿化是指有机质中的氮素在生物的作用下,由难被植物吸收利用的有机态转化为可以被植物直接吸收利用的无机态的过程。氮净矿化速率是描述氮矿化的重要指标,决定了土壤中用于植物生长的氮素的可利用性,是生态系统氮素循环的最重要过程之一。氮矿化对揭示生态系统功能,氮素循环过程有重要意义。 本论文针对我国温带森林林下的暗棕壤和表层的凋落物为研究对象,采用室内通气培养,按时间序列测定其中的N0_3~-和NH_4~+的方法,来研究暗棕壤中氮矿化与培养时间、与林型、与季节、与有机碳、全氮、C/N、pH值等的关系,主要结果如下: (1) 凋落物中氮矿化以氨化作用占优势,土壤中氮矿化以硝化作用占优势。凋落物中氮的矿化与固化都很强,培养初期表现为矿化大于固化,后期表现为固化大于矿化。土壤中氮矿化随培养时间延长显著加强,表现为矿化大于固化。但培养初期有明显的矿化滞后期。 (2) 氮的净矿化速率与林型关系很大。无论是凋落物中还是土壤中,红松林的净矿化速率明显小于阔叶林。各林型凋落物的净矿化氮含量都存在一个明显的“矿化-固化”的平衡期,一般在15d-30d,红松林中凋落物氮矿化达到“矿化-固化”平衡期与林分的成熟程度有关,原始林最先达到(14.18d),然后是50a林(15.54d),25a林最晚(16.64d)。云杉林的表现与阔叶林类似。土壤中的净矿化氮含量与培养时间的变化趋势与林型关系不大,都表现出较强的矿化滞后期,较低的初始矿化速率和较高的净矿化速率。 (3) 相同培养条件下,各林型不同季节的凋落物和土壤的净矿化氮含量随培养时间的变化趋势没有显著区别。但凋落物和土壤中氮净矿化速率存在明显的季节变化。红松林表现为在夏季最快,阔叶林表现为秋季最快。春季则都表现为不同程度的矿化受抑制。而土壤中则表现为春季大于夏季,夏季大于秋季的趋势。 (4) 土壤和凋落物的氮净矿化速率与有机碳、全氮都密切相关,但与其中易矿化氮的相关性更好。当C/N在25以下时,净矿化速率与C/N显著正相关,C/N在25以上时,净矿化速率与C/N显著负相关 (5) 培养过程中土壤的pH值略有升高,凋落物的pH值无显著变化。pH升高加快了土壤的硝化作用。 在前人研究的基础之上,本文有以下的创新和新见解: (1) 对于森林土壤,将土壤和凋落物分离进行好气培养来研究森林土壤的氮矿化特点,切断了凋落物与土壤的联系。结果更能真实揭示土壤的氮矿化特


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