长期氮沉降对杉木人工林土壤微生物生物量和群落组成的影响

为了探讨长期(> 10a)氮沉降对森林生态系统土壤微生物的影响,选择杉木人工林为研究对象,设定了4个水平的人工模拟氮沉降试验,分别是N0(0 kg·hm^-2·yr^-1)、N1(60 kg·hm^-2·yr^-1)、N2(120 kg·hm^-2·yr^-1)和N3(240 kg·hm^-2·yr^-1)。基于14a野外氮沉降处理后,利用氯仿熏蒸法和磷脂脂肪酸(PLFA)法,分析不同氮沉降处理水平对不同土层(0~20 cm、20~40 cm、40~60 cm)土壤微生物量碳(MBC)、微生物量氮(MBN)和微生物群落组成的影响。结果表明,土壤微生物生物量均呈现随土层加深而降低的趋势,即0~20 cm> 20~40 cm>40~60 cm;低氮处理(N1)能促进土壤MBC的增加,而高氮处理(N3)抑制了土壤MBC和MBN;氮沉降处理对土壤的微生物类群总量(总PLFAs)、细菌生物量、真菌生物量、革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌均没有显著影响,但N3处理显著降低了20~40cm土层的丛枝菌根真菌生物量。Pearson分析表明,土壤微生物量碳、氮与微生物群落组成之间关系密切。该研究结果为预测长期气候变化背景下森林土壤微生物对其的响应提供了科学依据。

长期氮沉降对杉木人工林叶、枝氮磷养分再吸收的影响

为了解森林养分内循环对全球变化的响应,基于长期模拟氮沉降试验,研究了杉木(Cunninghamia lanceolata)人工林不同龄级(一年生、二年生和衰老)叶和枝的氮(N)、磷(P)养分分配及其再吸收特征,并分析了不同模拟N沉降处理时间(7年和14年)杉木叶N、P养分再吸收差异。在12年生杉木中开展模拟N沉降试验,以尿素(CO(NH2)2)为N源,设N0、N1、N2和N34个处理水平,施氮量分别为0、60、120和240kg·hm^-2·a^-1,每个处理重复3次。结果表明:(1)叶和枝在衰老过程中碳(C)、N和P含量逐渐降低,且叶的C、N和P含量比枝高;N含量大小依次为一年生叶>二年生叶>衰老叶>一年生枝>二年生枝>衰老枝,且N3>N2>N1>N0,而C:N则呈现相反的趋势;衰老器官的C:N、C:P、N:P比新鲜器官高;N沉降增加了不同龄级叶和枝(除二年生叶外)的N、N:P和C:P,但降低了P和C:N。(2)叶和枝的N、P养分再吸收率(REN、REP)随龄级的增加至衰老有规律地递减,且REP>REN;受长期N沉降的影响,REN叶(28.12%)<枝(30.00%),而REP则为叶(45.82%)>枝(30.42%);杉木叶和枝N:P与REN:REP之间存在极显著的线性相关关系。(3)随N沉降处理时间的增加,叶REN呈降低态势,各处理(N1、N2和N3)分别降低了9.85%、3.17%和11.71%;而REP则明显上升,分别增加了71.98%、42.25%和9.60%。研究结果表明:不同器官、不同龄级的养分再吸收率随氮沉降处理的水平、处理时间而所有不同;REN:REP与N:P之间存在紧密关系。

长期模拟氮沉降对杉木人工林土壤养分含量的影响

以亚热带典型经济树种杉木人工林为对象,分析长期模拟氮沉降下不同土壤层次(0~5 cm,5~20 cm和40~55 cm)土壤大量元素含量(C,N,P,K,Ca,Mg)、微量元素含量(Al,Fe,Mn)变化情况。以尿素为氮源,设置4种处理,分别为N0(0 kg·N·hm^(-2)·a^(-1),对照)、N1(60 kg·N·hm^(-2)·a^(-1))、N2(120 kg·N·hm^(-2)·a^(-1))、N3(240kg·N·hm^(-2)·a^(-1))。恢复处理(NR)为240 kg·N·hm^(-2)·a^(-1)输入2a后停止施肥,让其自然恢复。研究结果表明,杉木人工林土壤养分元素含量大小顺序为Al>Fe>Mn>C>Ca>K>N>P>Mg。随土层的增加,土壤C、N、P平均含量均下降,而Al平均含量均增加。氮沉降降低土壤pH而增加N和Al含量。低氮(N1)促进土壤C含量,中氮(N2)增加土壤Fe含量。恢复处理(NR)可以缓解N3处理的土壤pH和N含量的变化幅度,降低C含量,增加Ca,Mg和Mn含量。通过土壤养分元素含量间的相关性分析表明,土壤C与P,Mg,Al,Fe,Mn显著相关,土壤N与K显著相关,土壤pH与P,Ca显著相关。