模拟氮硫沉降对太岳山华北落叶松林土壤呼吸的短期影响

来源 :北京林业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wangtaoxiansheng
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本文以太岳山华北落叶松人工林为研究对象,设置模拟沉降的强度和频度:氮沉降三种浓度:低氮(50 kg N·hm-2·a-1)、中氮(100 kg N·hm-2·a-1)、高氮(150 kgN·hm-2·a-1);硫沉降三种浓度:低硫(50 kg S·hm-2·a-1)、中硫(100 kg S·hm-2·a-1)、高硫(150 kg S·hm-2·a-1)。同时研究不同水平氮沉降、硫沉降和氮硫复合沉降对华北落叶松人工林土壤呼吸和土壤呼吸温度敏感性的短期影响,旨在预测山西省长期氮沉降和硫沉降增加的背景下,为华北落叶松人工林生态系统土壤碳通量的变化提供数据支持和依据。研究氮硫沉降土壤呼吸各组分的影响,对于了解土壤呼吸在气候变化中的作用有重要意义。  结果表明:  1)土壤呼吸速率的季节变异主要受土壤温度和含水量影响,模拟氮沉降没有改变土壤呼吸速率的生长季变化规律,且不同水平氮沉降并未改变土壤温度和土壤含水量的生长季节变化趋势。整个观测期内,高氮处理显著促进土壤总呼吸速率(P<0.05);低氮和中氮抑制凋落物层呼吸速率;氮沉降促进了根系呼吸速率;矿质土壤呼吸速率随氮沉降水平的升高而升高。除根系呼吸速率与5cm土壤温度拟合关系不显著(P>0.05)外,其它各呼吸组分均与5cm土壤温度拟合关系极显著(P<0.01)。相比于单因子模型,土壤温度与含水量双因子复合模型(RS=aebTWc)能更好地解释土壤呼吸季节变异。  2)整个生长季内,硫沉降并没有改变土壤呼吸速率的生长季节单峰变化规律。土壤总呼吸速率随硫沉降水平的升高而升高,不同硫沉降水平下土壤总呼吸速率均与对照之间差异显著(P<0.05);低硫和中硫处理降低了凋落物层呼吸速率;硫沉降促进根系呼吸速率,低硫和高硫处理显著促进根系呼吸速率(P<0.05);硫沉降显著促进矿质土壤呼吸速率(P<0.05)。除根系呼吸速率与5cm土壤温度拟合关系不显著(P>0.05)外,其它各呼吸组分均与土壤温度产生极显著差异(P<0.01)。土壤温度、湿度和土壤呼吸各组分下的复合关系模型R2均高于土壤温度单因子模型,表明土壤温度和湿度等水热因子对土壤呼吸具有协同作用。  3)在生长季内,不同氮硫复合沉降水平月平均土壤呼吸均有明显的生长季季节变化特征,即7月或8月土壤呼吸速率高,而10月土壤呼吸速率较低。模拟氮硫复合沉降对华北落叶松林土壤呼吸产生显著影响(P<0.05)。氮硫复合沉降促进了土壤总呼吸速率,高氮高硫与对照土壤呼吸速率之间产生显著差异(P<0.05),而中氮中硫水平抑制土壤呼吸速率,但并未达到显著水平(P>0.05)。中氮和中硫处理对土壤呼吸速率的影响大于二者的共同作用,产生拮抗作用,而高氮和高硫处理产生了协同作用;在去凋处理下,各氮硫复合沉降土壤呼吸速率均高于对照,中氮高硫和高氮低硫显著促进去除凋落物后的土壤呼吸速率(P<0.05);在去根+去凋处理下,低氮低硫、低氮中硫、低氮高硫、中氮中硫、中氮高硫、高氮中硫和高氮高硫显著促进土壤呼吸速率(P<0.05)。
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