氮沉降对杨树和水杉人工林土壤养分特征的影响毕业论文_生态学毕业论文

氮沉降对杨树和水杉人工林土壤养分特征的影响毕业论文

2021-04-27更新

摘 要

本研究以江苏盐城东台林场6年生杨树和20年生水杉人工林为研究对象,设置N0(0 g N·m-2·a-1)、N1(5 g N·m-2·a-1)、N2(10 g N·m-2·a-1)、N3(15 g N·m-2·a-1)、N4(30 g N·m-2·a-1)5个不同浓度,进行模拟氮沉降实验,研究比较氮沉降对杨树和水杉人工林土壤养分特征的影响。研究结果显示:(1)随着外源氮的增加,杨树和水杉人工林土壤中硝态氮和铵态氮的含量都有所增加,但方差分析并不显著;(2)氮沉降对土壤中有效磷以及钠的含量变化没有太大影响,方差分析差异多数不显著;(3)氮沉降减少了水杉人工林中钙的含量,但是增加了杨树人工林中钙的含量;(4)氮沉降对土壤中的钾元素有削减作用;(5)在氮沉降影响下,土壤中镁的含量随着氮沉降的增加先升高后下降,仅部分方差分析差异显著。

关键词:氮沉降;杨树;水杉;土壤养分

Impacts of nitrogen deposition on soil nutrients of Poplar and Metasequoia plantation

Abstract

The soil nutrients were investigated in 6-years poplar and 20-years metasequoia plantation of Yancheng city, in Jiangsu province. We compared the effects of nitrogen deposition on soil nutrients of Poplar and Metasequoia plantation. The randomized block design was used with five nitrogen deposition concentration treatments, i.e. N0 (0 g N ·m-2·a-1), N1 (5 g N ·m-2·a-1), N2 (10 g N ·m-2·a-1), N3 (15 g N ·m-2·a-1), N4 (30 g N ·m-2·a-1) in the field. The results showed that:(1)Soil nitrate nitrogen (NO3-N) and ammonium nitrogen(NH4 -N)contents in Poplar and Metasequoia plantation showed an increasing trend with the increase of exogenous nitrogen, but the effects are not prominence;(2)There are little effects of nitrogen deposition on the amount of P and Na of soil;(3)The amount of Ca was reduced in Metasequoia plantation with the increase of exogenous nitrogen, but it was added in Poplar plantation;(4)The effects of nitrogen deposition were reduced the amount of K of soil;(5)The amount of Mg increases at first and then decreases with the increasing of nitrogen.

Key words: nitrogen deposition; Poplar plantations; Metasequoia plantations; soil nutrients

目录

1绪论 1

1.1 氮沉降的定义及相关概念 1

1.2 氮沉降的研究进展 1

1.3 氮沉降的生态效应 2

1.4本研究的目的和意义 3

2试验地概况及研究方法 4

2.1试验地概况 4

2.2研究方法 4

2.2.1 样地设置及样品采集 4

2.2.2铵态氮(NH4 -N)含量的测定 5

2.2.3硝态氮(NO3-N)含量的测定 5

2.2.4有效磷含量的测定 5

2.2.5金属离子含量的测定 6

2.3数据处理 6

3结果与分析 7

3.1 氮沉降对土壤有效氮含量的影响 7

3.1.1 对照样地土壤有效氮含量 7

3.1.2 氮沉降对土壤铵态氮含量的影响 8

3.1.3 氮沉降对土壤硝态氮含量的影响 9

3.2氮沉降对土壤有效磷的影响 10

3.3氮沉降对土壤钙含量的影响 11

3.4氮沉降对土壤钾含量的影响 12

3.5 氮沉降对土壤镁含量的影响 13

3.6 氮沉降对土壤钠含量的影响 14

4讨论 16

4.1 氮沉降对土壤有效氮含量的影响 16

4.2 氮沉降对土壤有效磷含量的影响 16

4.3 氮沉降对土壤金属元素含量的影响 16

5结论 18

致谢 19

参考文献 20

1绪论

1.1 氮沉降的定义及相关概念

碳、氮循环是地球陆地生态系统的重要组成部分,大气中的氮元素以NHx和NOx的形式,降落到陆地和水体的过程叫氮沉降。氮沉降分为湿沉降和干沉降,氮的湿沉降主要是NH4 和NO3;氮的干沉降主要有气态NO 、N2O ,、NH3和HNO3,以及(NH4)2SO4和NH4NO3粒子。氮沉降的来源分为自然来源和人为来源,氮沉降的自然来源主要是高能固氮和生物固氮,人为来源主要是化石燃料的燃烧、含氮化肥的使用等。氮沉降是自地球诞生以来就存在于自然界的一种自然现象,但是现在日益成为一个备受全球关注的环境问题。在自然状态下,生态系统所提供的活性氮量往往低于需求量,所以大部分的生态系统表现为氮缺乏型,但是自工业革命以后,特别是近几十年以来,由于化石燃料的大量燃烧、含氮化肥的无节制的使用、畜牧业的集约经营,人类活动已经对全球氮循环产生了严重的干扰,工业化的不断发展正在不断增加对全球氮循环的贡献,从而导致了全球氮沉降量的明显增加。一些国家和地区的人为氮排放量已经超过了自然氮排放量,甚至一些地区的氮沉降量已经超过了当地生态系统所能承受的最大负荷,过量的氮沉降会对森林生态系统产生一些负面的效应[1],例如过量的氮沉降会增加生态系统的生产量,进而会对生态系统的碳循环产生影响[2,3],从而引起土壤碳储量的变化、导致土壤酸化、土壤养分下降等生态环境问题[4]。我们一般研究的是氮沉降的人为来源。

1.2 氮沉降的研究进展

欧洲和北美的某些工业发达地区在20世纪80年代开始出现了一些“氮饱和”问题,例如陆地生态系统退化和水体富营养化等,这些生态问题促使科学家开始研究氮沉降所引起的一系列生态问题。随着科学技术的发展,监测水平不断提高、监测范围不断扩大,到20世纪80年代末90年代初,科学家逐渐认识到氮沉降并不仅仅是一个区域的问题而是一个全球性的问题,在这种情况下,科学家开始了一系列长期的定位研究,并且建立了研究网络,一系列跨国、跨区域的合作研究也逐渐开始兴起。例如,欧洲在20世纪80年代末到90年代中期,在欧共体的资助下先后开展了2次氮沉降的跨国研究,分别是主要研究氮沉降对针叶林生态系统的影响的氮饱和实验(NITREX)和欧洲森林生态系统实验操作(XMAN);1988年美国在哈佛森林建立了氮沉降长期模拟试验地,建立了覆盖全美的氮沉降监测网络;挪威在1991年启动了“氮——从山地到峡湾”跨学科研究项目,旨在了解氮平衡与氮沉降对该国南部Bjerkrein流域和Auli流域造成的影响[5]。这些长期的实验研究为研究氮沉降的增加对森林生态系统的长期影响提供了宝贵的资料。

与国外相比,我国的氮沉降研究开始较晚,并且缺乏长期的监测信息。1992年国家酸沉降监测网开始运行,但是其主要工作是测定降水的浏值和电导率[6]。2000年,东亚酸沉降监测网(EANET )开始对中国的酸沉降和污染物状况进行长期观测,但是其监测局限于NOx和NO2等城市大气质量监测,缺少HN03, NH3和含氮气溶胶的浓度数据。2002年,广东鼎湖山国家级自然保护区建立了第一个南亚热带代表性森林永久性实验样地,用人工施氮的方法来模拟氮沉降,来研究氮沉降对森林生态系统的影响,这是我国首次通过模拟氮沉降来研究氮沉降对森林生态系统的影响,对认识我国的氮状况有重要意义[7,8]。总体来说,我国对氮沉降的研究起步较晚,欠缺对氮沉降的系统研究,仅限于少数地区的氮沉降研究且研究的指标还不全面,树种也仅限于马尾松、杉木等少数几种针叶树,还没有形成一个全面的监测网络[9]

1.3 氮沉降的生态效应

氮沉降会带来很多负面效应,主要表现在水生生态系统的富营养化、土壤酸化、生物多样性降低三个方面。本试验主要是研究氮沉降对土壤养分特征的影响,因此针对氮沉降对森林土壤的影响总结一下国内外的研究进展。

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