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外来种桉树对土壤碳氮循环过程的影响

张凯  
【摘要】:碳、氮循环是森林生态系统的重要功能过程,二者共同调节和维持着森林生态系统的生产力和稳定性。桉树是我国亚热带地区大面积种植的外来树种,研究桉树造林对土壤碳氮循环过程的影响,可为全面评价外来种桉树可能造成的生态后果和桉树林的碳氮管理提供科学依据。以广西省东门林场及周边地区桉树人工林为对象,重点开展了两方面研究:采用成对实验设计比较研究了马尾松林和桉树林土壤碳氮循环过程,以期揭示桉树对土壤碳氮循环过程的影响;采用空间代替时间的方法比较研究了1、2、3、4代桉树林土壤碳氮循环过程,探讨桉树造林可能的长期影响。主要研究结果如下: (1)桉树造林显著降低了土壤碳氮库,改变了碳氮库组成。桉树林土壤全碳、有机碳、全氮、碱解氮含量显著低于马尾松林土壤;与马尾松林土壤比较,桉树林难分解碳比例显著降低,土壤易分解碳比例、土壤氨态氮和硝态氮含量有所提高。 (2)桉树造林改变了土壤碳氮循环过程及速率。桉树林土壤碳转化相关的酶(β葡糖苷酶、酚氧化酶、过氧化物酶)、氮转化相关的酶(蛋白酶、脲酶)的活性显著低于马尾松林土壤;桉树林土壤除反硝化速率显著低于马尾松林土壤外,土壤氮素净矿化、氨化和硝化速率均高于后者。 (3)桉树连栽初期(1、2代)降低了土壤碳氮库,改变了碳氮循环过程及速率,但这种变化随连载代次增加(3、4代)而呈回升趋势。桉树林土壤碳库(全碳、有机碳)、氮库(全氮、碱解氮、氨态氮、硝态氮)在1、2代下降,3、4代回升;土壤碳转化相关的酶(酚氧化酶、过氧化物酶)、氮转化相关的酶(蛋白酶、脲酶)活性在1、2代下降,3、4代回升;净硝化速率1代上升,2代下降,3、4代趋于稳定;反硝化速率在1代显著下降,2、3、4代均有所回升。 (4)底物可利用性和土壤含水量是驱动桉树林土壤碳氮循环过程发生变化的主要环境因子。土壤碳氮转化相关酶的活性与底物可利用性呈显著正相关;过氧化物酶、蛋白酶和脲酶活性与土壤含水量呈显著正相关。 外来种桉树显著降低了土壤碳氮库,改变了土壤碳氮循环过程及速率,但这种变化随连载代次的增加而呈回升趋势,底物可利用性和土壤含水量是驱动桉树林土壤碳氮循环过程发生变化的主要环境因子。


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