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模拟大气氮沉降对城市绿地(果岭草Cynodon dactylon)的影响

莫凌梓  
【摘要】:大气氮沉降是近年来全球变化研究的焦点问题之一,大量而持续的氮沉降对陆地生态系统造成了广泛的影响。随着生态城市概念的提出和发展,人们日益注意到城市绿地的生态意义(保护生物多样性)和环境价值(降温增湿、固碳释氧、抗污染、降噪)。大量而持续的氮沉降可能对城市绿地植物和土壤产生影响,并且最终影响到城市绿地系统质量、功能。关于氮沉降对城市绿地生态环境和生物健康的影响途径、危害程度仍然缺少足够的研究,未能深入认识其生态风险。本文通过模拟氮沉降控制实验,以城市典型绿化草地为研究对象,以NH_4NO_3作为外加氮源,设置了N0、N1、N2和N3(分别相当于氮沉降0、5、10、15 g·m~(-2)·a~(-1))4个不同处理,历时12个月,探讨不同程度氮沉降增加对城市草地(果岭草Cynodon dactylon)生长状况、土壤理化性质以及土壤动物群落的影响,并揭示氮沉降在城市中可能产生的生态风险。本研究获得以下结果:(1)适量氮沉降处理有利于植株的生长以及生物量的积累,当氮沉降量为5 g·m~(-2)·a~(-1)时,地上、地下生物量以及植株密度最大;氮沉降量为10 g·m~(-2)·a~(-1)时,株高最高,根冠比随着施氮量的增加而呈减小趋势。(2)氮沉降使得植物养分利用发生改变,表现为果岭草植株的N含量随着氮沉降量增加而增加,但施氮并未对果岭草植株的C含量产生显著的影响;氮沉降量为5 g·m~(-2)·a~(-1)和10 g·m~(-2)·a~(-1)时,果岭草植株P含量降低,氮沉降量为15 g·m~(-2)·a~(-1),果岭草植株P含量增加。同时,施氮处理显著降低了果岭草植株的C:N,同时,也降低了C:P,但这种变化并不显著,氮沉降量为5 g·m~(-2)·a~(-1)时显著提高了叶片及根部N:P,但随着施氮增加,N:P降低,果岭草生长仍然受到N限制。(3)氮沉降使得土壤化学性质发生改变,城市绿地土壤pH值随着施氮量的增加而呈减少趋势,低度适量的氮沉降作用于城市碱性土壤中可以中和土壤酸碱度,调节土壤pH值;同时施氮处理使得绿地土壤中的有效氮含量得到提高,一定程度有利于增加城市绿地的生产力。(4)中氮(10 g·m~(-2)·a~(-1))和高氮(15 g·m~(-2)·a~(-1))处理均抑制了土壤动物多样性,推测氮添加对土壤动物产生产生负效应的临界点在5 g·m~(-2)·a~(-1)附近;氮沉降对土壤动物群落的影响主要是由于氮沉降引起土壤环境因子的变化所导致的,影响土壤动物的空间分布和多样性最主要的环境因子之一是土壤pH;此外,土壤动物可以成为城市化背景下探讨氮沉降对城市土壤影响的生物学指标之一。(5)氮沉降城市绿地生态系统的影响存在阈值效应,今后的研究应该密切关注区域的氮沉降量变化,并找出氮沉降对城市绿地植物生长及相关生理指标造成负面影响的临界值。


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