模拟氮、硫复合沉降对杉木幼龄林植株C和N含量的影响

采用二次正交回归旋转设计,研究杉木人工幼龄林叶和枝的C、N含量和C/N与氮、硫沉降之间的关系,并建立模型.结果表明,氮沉降和硫沉降对降低杉木叶和枝的有机碳含量作用不显著.氮沉降能极显著提高杉木叶氮含量,显著提高枝氮含量,氮输入量的饱和临界值约为145 kg.hm-2.a-1;硫沉降可提高杉木叶和枝的氮含量,对叶作用不显著,对枝作用显著.硫沉降为26 kg.hm-2.a-1时叶的N含量达到最大值,硫沉降为30 kg.hm-2.a-1时,枝的N含量达到最大值.氮沉降和硫沉降对杉木叶和枝的C/N有显著的抑制作用(氮沉降作用更显著),对枝的影响较对叶的影响明显.试验处理前叶和枝的平均C/N分别为69.57和158.01,处理后叶和枝的C/N分别为51.36-68.25和98.25-147.21.

模拟氮、硫复合沉降对杉木幼龄林土壤交换性铝的影响

采用二次正交回归旋转设计,研究了杉木人工幼龄林土壤交换性铝含量与氮、硫沉降之间的关系并建立模型。根据福建氮、硫沉降量及临界水平和森林容纳量确定模拟沉降量,氮沉降量分别为0k/(hm^2·a)、20 kg/(hm^2·a)、70 kg/(hm^2·a)、120 kg/(hm^2·a)、140kg/(hm^2·a),硫沉降量分别0 kg/(hm^2·a)、6 kg/(hm^2·a)、22kg/(hm^2·a)、38 kg/(hm^2·a)、44 kg/(hm^2·a)。结果表明,土壤交换性铝含量随着土层的加深没有显著差异。在试验初期,氮、硫沉降对土壤交换性铝的影响不显著,处理6个月后,氮、硫沉降显著活化土壤交换性铝(p<0.05)。对杉木林土壤交换性铝的增效作用中,氮沉降占有较大的贡献率;氮、硫沉降无明显交互作用。0～20 cm土层受氮、硫沉降影响最明显,中硫沉降处理和高硫沉降处理的土壤交换性铝含量分别比无硫处理高2.68%和3.53%,中氮沉降处理和高氮沉降处理分别比无氮处理高6.56%和8.22%。氮、硫沉降量大于120 kg/(hm^2·a)和38 kg/(hm^2·a)后,氮、硫沉降对铝含量作用由促进转为抑制。

氮硫复合沉降对杉木幼苗营养元素的影响

采用随机区组设计模拟氮硫复合沉降实验,以CO(NH2)2为氮源、Na2SO4为硫源,模拟试验1年后,分别采集不同氮硫沉降水平下杉木枝和叶的样品,研究杉木幼苗在不同沉降水平影响下的生长以及枝和叶营养元素氮、磷、钾、钙和镁含量的变化及其相关性.结果表明:经过1年不同沉降水平处理后,幼苗胸径和地径在不同处理间差异显著(P<0.05),均为促进作用,与对照相比,中氮低硫水平促进效果较佳;枝和叶中氮、磷和钾含量在不同处理间差异显著(P<0.05),钙和镁在不同处理间差异不显著(P>0.05);氮沉降源与叶氮、枝氮、叶磷含量相关关系极显著,相关系数分别为0.86、0.81、-0.78,与叶钾、枝镁含量呈显著负相关,相关系数分别为-0.64、-0.63;硫沉降源与叶磷(r=-0.62)含量呈显著负相关.叶中氮与磷、磷与钾、枝中氮和镁含量相关关系极显著,相关系数分别为-0.79、0.84、-0.91,叶中磷和镁、钾和镁以及枝中氮和磷、钾与钙含量呈显著相关,相关系数分别为0.65、0.70、-0.66、0.72,其他相关关系不显著.以上表明,中低氮硫沉降水平可有效提高杉木氮、磷、钾、钙、镁元素的含量.(图2表3参46)

邓恩桉胸径生长对模拟硫、氮复合沉降的响应

应用二次回归旋转设计方法,安排硫、氮复合沉降对邓恩桉幼林影响的模拟实验,研究邓恩桉幼龄林胸径增长量对模拟硫、氮复合沉降的响应。排除年龄生长的影响,建立邓恩桉胸径生长响应的回归方程:■=0.776 3+0.193 5x1-0.125 6x2-0.510 0x1x2-0.245 0x12-0.597 5x22,分析硫、氮复合沉降对胸径增长的影响。结果表明,硫编码值为0.394 9(纯硫为28.20 kg.hm-2.a-1)和氮编码值为-0.105 1(纯氮为64.78 kg.hm-2.a-1)时,邓恩桉胸径年增长量可望达到最大0.84 cm。

邓恩桉(Eucalyptus dunnii)人工幼龄林土壤酶活性对模拟硫、氮复合沉降的响应

为探究南方人工林生态系统土壤酶活性对硫、氮复合沉降的响应机制,本研究采用二元二次正交回归旋转设计方法,设置16个硫、氮复合沉降处理组和1个空白对照组,研究1 a硫、氮复合沉降下邓恩桉人工幼龄林土壤上层（0~20 cm）和下层（20~40 cm）的酸性磷酸酶、脲酶、蔗糖酶和过氧化氢酶活性与硫、氮复合沉降之间关系,并建立回归模型。对17组数据进行单因素方差分析（one-way ANOVA）,结果显示除上、下层过氧化氢酶活性组间差异均不显著外（p〉0.05）,酸性磷酸酶、脲酶和蔗糖酶活性组间均存在差异显著的土壤分层（p〈0.05）。利用土壤分层中差异显著的酸性磷酸酶、脲酶和蔗糖酶活性进行分析、建模,结果表明：酸性磷酸酶仅对氮沉降的独立效应响应显著,与空白对照组相比,氮沉降抑制酸性磷酸酶活性;脲酶仅对硫沉降和氮沉降的独立效应响应显著,且脲酶活性在硫、氮沉降下降低,以氮沉降抑制作用最强;蔗糖酶对硫、氮沉降的独立效应和交互作用均响应显著,表现出硫、氮沉降抑制蔗糖酶活性的特征。研究表明,1 a硫、氮沉降抑制邓恩桉人工幼龄林红壤表层（0~40 cm）的土壤酶活性,引起土壤肥力降低。

邓恩桉林土壤腐殖质对模拟硫、氮复合沉降的响应

为探究红壤地区人工林生态系统对酸沉降的响应机制,依据二次正交回归旋转组合设计原理,于2009年7月对邓恩桉人工幼龄林进行模拟硫、氮复合沉降试验,研究1 a模拟沉降后邓恩桉林下红壤团粒腐殖质成分状况。单因素方差分析(ANOVA)显示,17组样地中,<0.25 mm粒级土壤腐殖质、胡敏酸、富里酸含碳量差异达0.05显著水平;0.25-1 mm粒级土壤胡敏素含碳量、胡敏酸与富里酸含碳量比值(胡富比)差异达0.05显著水平;1-2 mm粒级土壤腐殖质各成分差异均达0.05不显著水平。选择以上5组差异显著成分进行分析和建模,结果表明,与空白对照组相比,腐殖质、胡敏酸、富里酸、胡敏素含碳量降低,胡富比先升高后降低。硫、氮沉降对以上5种腐殖质成分主效应存在差异,硫、氮沉降交互作用均不显著。研究表明,硫、氮沉降对腐殖质影响以单一效应为主,土壤肥力受硫、氮沉降影响先升高后降低,分界点对应的实际沉降量分别为20.02、63.70 kg·hm-2·a-1。

氮、硫沉降下邓恩桉人工林土壤与植株养分特征关系研究

设计16个模式模拟氮、硫复合沉降对邓恩桉(Eucahetus dunnii)幼龄林土壤全量元素、土壤有效元素及林木枝、叶营养元素影响,采用典范相关分析方法探讨土壤和植物养分特征之间的关系。土壤全量元素与土壤有效元素的第一典范相关系数达显著水平,说明土壤全量元素对土壤有效元素有一定影响;在该对典范变量中U1的X4系数(0.4553)绝对值最大,V1的Y5系数(4.1306)绝对值最大,即土壤全量元素与土壤有效元素相关主要集中在土壤有机质与土壤交换性铝的正相关关系上。土壤全量、有效元素与叶营养元素的第一典范相关系数达到显著水平,说明土壤土壤全量、有效元素对叶营养元素有一定影响;在该对典范变量中U1的X9系数(12609.81)绝对值最大,V1的Y3系数(-0.7404)绝对值最大,即土壤全量、有效元素与叶营养元素主要集中在土壤交换性铝与叶钙含量之间呈现的负相关关系。土壤全量、有效元素与枝营养元素的第一典范相关系数达到显著水平,说明土壤土壤全量、有效元素对枝营养元素有一定影响;在该对典范变量中U1的X9系数(64.0683)绝对值最大,V1的Y4系数(-0.8676)绝对值最大,即土壤全量、有效元素与枝营养元素主要集中在土壤交换性铝与枝钾含量之间呈现的负相关关系。叶营养元素与枝营养元素的第一典范相关系数达显著水平,说明叶营养元素对枝营养元素有一定影响;在该对典范变量中,U1的X4系数(0.4781)绝对值最大,V1的Y4系数(0.7843)绝对值最大,即叶营养元素与枝营养元素主要集中在叶镁含量与枝钾含量之间呈现的正相关关系。通过对氮、硫沉降下土壤和植物养分特征之间的关系研究,为在酸沉降背景下制定邓恩桉管理和应对方案提供理论基础。