模拟氮沉降对珍稀树种枯枝分解的影响

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目前,由人类活动造成的陆地生态系统氮输入量已经远远超过了其自身的生物固氮,外源氮输入的增多已经对凋落物分解产生影响。氮沉降增加作为全球变化的重要现象之一,并将继续对森林凋落物分解产生影响。而凋落物分解在森林土壤形成、植物和微生物的养分循环起着重要作用。由于研究树种生长环境的不同,凋落物性质的差异和分解阶段的不同等原因,氮输入对凋落物分解的影响表现为促进、无影响和抑制三种效果,有关作用机理还有待进一步深入研究。在氮沉降全球化的背景下,对珍稀树种凋落物的分解进行模拟研究,可以预测珍稀树种凋落物养分归还对大气氮沉降的响应,为关于氮沉降对森林凋落物分解的影响提供一定的参考,为珍稀树种的保护以及珍稀树种如何应对大气氮沉降带来的影响提供理论依据。通过野外模拟试验,研究了南方红豆杉、南方铁杉、长苞铁杉、三尖杉、福建柏、柳杉、水杉枝分解对氮沉降增加的响应。试验设计为4种处理:N0(0 kg·hm-2·a-1),N1(50 kg·hm-2·a-1),N2(100 kg·hm-2·a-1),N3(150 kg·hm-2·a-1),每种处理重复3次。研究结果表明:外加氮源整体上加快了枝凋落物的分解,经N0、N1、N2、N3处理1年后,南方红豆杉枝的残留率分别为79.985%、77.845%、76.615%、76.845%,分解系数为0.2185、0.2289、0.2426、0.2528,周转期为13.713a、13.085a、12.348a、11.85a。N1、N2、N3促进了南方红豆杉枝的分解:南方铁杉枝的残留率为70.475%~73.955%,周转期分别为11.534a、11.633a、10.485a、12.359a,N2促进南方铁杉枝的分解,而N3表现出一定的抑制作用:长苞铁杉枝的残留率分别为81.775%~83.59%,分解系数为0.1933、0.1886、0.1937、0.1798,周转期为15.499a、15.882a、15.468a、16.658a,N3抑制长苞铁杉枝的分解:三尖杉枝的残留率为71.245%~72.94%,分解系数为0.2950、0.2997、0.3307、0.3629,周转期为10.156a、9.932a、9.058a、8.252a,N3促进三尖杉枝的分解;福建柏枝的残留率为80.075%~82.34%,周转期为15.578a、15.296a、15.027a、14.929a,N2、N3表现出促进福建柏枝分解的作用;柳杉枝的残留率为72.66%~74.465%。分解系数为0.3122、0.3141、0.3365、0.3055,周转期为9.595a、9.537a、8.904a、9.805a,N2促进柳杉枝的分解:水杉枝的残留率分别为80.745%~81.49%,分解系数为0.2181、0.2162、0.2042、0.2062,周转期为13.734a、13.855a、14.674a、14.529a,N2、N3表现促进水杉枝分解的作用。七个树种分解速率大小顺序为长苞铁杉>福建柏>水杉>南方红豆杉>南方铁杉>柳杉>三尖杉。各树种枝C元素的初始含量范围在44.81~53.39%,实验结束时,C元素释放量大小顺序为柳杉>长苞铁杉>南方铁杉>三尖杉>福建柏>南方红豆杉>水杉。经N0、N1、N2、N3处理1年后,各处理之间除南方铁杉枝无显著差异外,其他树种均有显著差异,总的来说,氮沉降有抑制各树种枝C元素分解的趋势。各树种初始N含量在2.537~8.509 g·kg-1之间。大小顺序为水杉>南方红豆杉>三尖杉>福建柏>南方铁杉>长苞铁杉>柳杉。氮沉降明显增加了各树种枝的N含量,各树种枝N含量随着沉降水平的增加而增加,且N0、N1、N2、N3处理各树种枝N含量均有显著差异。分解1年后,南方铁杉、长苞铁杉和柳杉枝各处理N均是富集的,N0处理分别增加了9.5%、34.7%、46.7%,南方红豆杉、三尖杉、福建柏、水杉枝N是释放的,N0处理分别下降了14.4%、31.6%、29%、35.2%。七个树种枝P元素均是呈现释放状态,且释放幅度大小顺序为三尖杉>福建柏>水杉>柳杉>南方铁杉>南方红豆杉>长苞铁杉,释放率在16~83%之间。七个树种枝不同氮处理P元素含量变化趋势相似,三尖杉和福建柏各处理之间P元素含量差异显著,其他五个树种不同处理之间差异不显著。七个树种K元素均呈现直接释放状态,且释放率普遍比其他元素大。南方红豆杉、南方铁杉、长苞铁杉、三尖杉、福建柏枝K元素含量变化各处理之间存在显著差异,增加氮源有促进枝K元素的释放的趋势。各树种枝Ca、Mg初始含量均不高。其中南方铁杉枝Ca含量明显比其他树种低,只有0.055 g·kg-1,氮沉降1年后,南方铁杉枝Ca元素是富集的,另外六个树种Ca均是释放的,释放率在0.11~0.66%之间。各树种Mg元素初始含量在0.24~0.46 g·kg-1之间,南方红豆杉、南方铁杉、长苞铁杉、三尖杉、福建柏、柳杉、水杉Mg元素的释放率分别为38.2%、40.62%、15.2%、46.67%、11.02%、55.12%、20.84%。
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