氮添加下凋落物去除倍增对苏北沿海杨树林土壤有机碳的影响毕业论文_生态学毕业论文

氮添加下凋落物去除倍增对苏北沿海杨树林土壤有机碳的影响毕业论文

2021-04-27更新

摘 要

全球气候变暖和氮沉降是目前人类面临的两大生态环境问题。特别是氮沉降呈现越来越严重的趋势,对自然环境和生态系统可能产生巨大的影响。为加强苏北沿海杨树人工林生态系统碳汇功能的研究,进一步探究土壤有机碳库对氮沉降的响应机制,本研究以苏北沿海杨树人工林为实验地,人工模拟大气氮沉降,就不同凋落物处理下土壤有机碳(SOC)的变化进行研究。并结合土壤pH、微生物量碳(MBC)等指标进行分析,就SOC对氮添加和凋落物处理的响应进行讨论。结果表明:

(1)杨树人工林SOC含量总体上随着施氮浓度的增加而表现出升高的趋势,氮添加显著提高了SOC含量(P<0.05)。全氮含量也随之升高,中高浓度氮添加下土壤pH值显著减少(P<0.05)。中高浓度氮添加下凋落物倍增处理使土壤有机质含量显著增加(P<0.05)。

(2)杨树人工林SOC含量随土层的加深而表现出逐渐减少的趋势,在0-15cm、15-25cm、25-40cm土层氮添加下土壤有机碳含量均显著升高(P<0.05)。

(3)在凋落物去除或倍增处理下,土壤pH和SOC存在极显著的负相关关系,TN以及MBC均和SOC表现出极显著的正相关关系(P<0.05)。

关键词:氮沉降;凋落物;土壤有机碳;土壤理化性质

The effects of nitrogen addition and plant litter on the soil organic carbon of poplar forests in a coast area of northern Jiangsu ABSTRACT

With global warming and nitrogen deposition increasing, soil organic carbon and its responses to N deposition has been paid attention by ecologist. The nitrogen deposition produced by human become more and more serious, has a huge impact on the natural environment and terrestrial ecosystems. In order to further explore the nitrogen deposition on forest ecosystem response mechanism of carbon sinks, enrich nitrogen added impact on the ecosystem evaluation content. This study site in north jiangsu coastal poplar plantation, artificial simulated atmospheric nitrogen deposition, the change of soil organic carbon under different litter processing were studied. Combining with other analysis of soil physical and chemical properties, are discussed under nitrogen adding different litter treatment on the influence of soil organic carbon (SOC).The results showed that: (1)The the SOC content in the poplar plantation increased with the nitrogen concentration increasing, and the addition of nitrogen significantly increased the content of SOC (P lt; 0.05). The total nitrogen content also increased, and the pH value of soil was significantly decresed by the addition of high concentration of nitrogen (P lt; 0.05). Furthermore, high concentrations of nitrogen added to the soil organic carbon increased significantly (Plt; 0.05). (2) Poplar plantations along with the deepening of the soil SOC content showed the trend of gradually decreasing, in 0-15 cm, 15 – 25 cm, 25- 40 cm soil nitrogen increased, soil organic carbon content were significantly increased (P lt; 0.05). (3) Under the litter removal or double treatment, soil pH and SOC existed significant negative correlation, between SOC and TN and MBC were showed a significant positive correlation (P lt; 0.05).

Keywords: Nitrogen deposition;Litter; Soil organic carbon; Soil properties

目录

1 前言 1

1.1 研究背景 1

1.2国内外研究现状 1

1.2.1土壤有机碳库的研究概况 1

1.2.2氮沉降对土壤有机碳影响的研究进展 2

1.2.3凋落物对土壤有机碳影响的研究进展 4

1.3研究目的及意义 4

2研究区概况与研究方法 5

2.1研究区概况 5

2.2研究方法 6

2.2.1样地设置 6

2.2.2样品采集 7

2.2.3室内实验分析 7

2.3数据处理 7

3氮添加与凋落物处理对杨树人工林土壤有机碳的影响 8

3.1氮添加与不同凋落物处理下土壤有机碳的变化 8

3.2 氮添加与不同凋落物处理各土层土壤有机碳的变化 9

3.3讨论 10

4氮添加与不同凋落物处理对杨树人工林土壤理化性质的影响 11

4.1氮添加对土壤主要理化性质的影响 11

4.3讨论 12

结 论 13

致 谢 14

参考文献 15

1 前言

1.1 研究背景

氮素是人类赖以生存的作物的重要组成部分,但是各种人类活动,如大量化石燃料的燃烧、含氮化肥的生产和使用以及不合理的土地利用方式等,导致全球氮沉降现象愈发严重,对生态系统碳循环和公共卫生安全造成巨大威胁[1]。有研究表明,人类活动产生的氮排放量是地球自然排放的1.5倍,亚洲自七十年代开始大量使用合成化肥以来,贡献了世界总氮排放量的25% [2] ,并从1961年的14.4 TgN·a-1左右大幅增加至2000年的1~67.7 TgN·a-1 左右,在2030年可能达到105.3 TgN·a-1。氮沉降远远大于固氮量,自然陆地生物固氮量从100 TgN·a-1 减少至89 TgN·a-1[3] 。氮沉降是全球氮循环的重要组成部分,八十年代以来,随着中国农业、工业和城市的快速发展,氮沉降及其生态影响引起了广泛的关注。我国华中及华东森林健康将遭受严重威胁的地区,森林生态系统中氮沉降量高于20kgN·ha-1·a-1都被报道。持续大量的氮沉降在生态系统生物多样性、自然环境因子、土壤和水体等方面造成了巨大影响,导致陆地生态系统和水生生态系统生物多样性减少、土壤和水体酸化、森林植被退化[4]。氮沉降已经成为了相关研究的热点问题之一。目前,氮沉降等环境因素对生态系统碳库的影响机制还在研究中,究竟是什么对森林生态系统碳库的生产和分解之间的平衡与土壤养分有效性和分解之间产生影响我们仍不明确[5]

1.2国内外研究现状

1.2.1土壤有机碳库的研究概况

土壤有机碳指土壤中的所有含碳的有机物质,包括各种动植物残体、微生物体及其分解和合成的各种有机物质。土壤有机碳是森林生态系统土壤碳库的重要组成部分之一[6]。人们根据其稳定性程度将土壤有机质分为不同的碳库[7],通常包括:活性土壤有机碳库(active carbon pool)、慢性或缓性土壤有机碳库(slow carbon pool)以及惰性土壤有机碳库(passive carbon pool)3种类型,活性有机碳库的周转时间大约为 0.1~4.5 年,缓性有机碳库周转时间约 5~50 年,惰性有机碳库周转时间约 50~300 年[8]

目前,土壤有机碳库周转机制已经引起了众多研究人员的高度重视。森林生态系统的土壤有机碳循环通常分为三个主要部分:有机质的输入过程、有机质的分解与转化过程、腐殖质的分解和转化过程。有研究表明,在土壤有机质的输入过程中,地表凋落物、植物地下部分分析分泌物等对土壤有机碳有促进作用[9]。Huo L对干旱盐渍土壤的研究也发现秸秆等地表覆盖物使土壤有机碳的含量有显著增加[10]。废物堆肥直接或间接影响土壤有机质的积累,能有效改善土壤结构、使长期碳封存更加稳固[11]。此外也有研究者指出:土壤中有机碳的含量在时间尺度上也随季节变化产生不同[12]

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