不同碳输入对土壤氮矿化的影响.docx

不同碳输入对土壤氮矿化的影响氮素是植物需求量最大的营养元素同样也是植物生长发育必须的元素。在土壤中的氮素99%以上都以有机形式的氮存在而这种形式的氮素不能直接被植物吸收需要经过微生物的矿化作用将其转化为有效态的氮。氮矿化速率决定了土壤中用于植物生长的氮素的可利用性是森林生态系统氮素循环最重要的过程之一。研究森林土壤中NH4+-N、NO3--N的矿化速率及影响其矿化作用的因素对于了解森林生态系统生产力、氮素的循环与转化具有重要的意义[1]。近年来国际和国内对氮矿化的研究逐步深入包括不同因素对土壤氮矿化的影响、土壤之间氮矿化的作用[2-4]、森林群落的氮矿化速率及其影响因子[5-8]、土壤氮矿化对气候变化的响应[9-10]等。尽管已经开展了大量研究但到目前为止对土壤氮矿化动态仍然存在许多认识上的不足特别是不同生态系统中对于氮矿化作用的影响因素还未形成一致的结论[211-12]。在中国对土壤氮矿化也进行了较为广泛的研究但对亚热带森林生态系统土壤氮矿化的研究还不多尤其是对针阔叶混交林群落土壤的氮矿化作用鲜见报道。针阔叶混交林的生态功能较为丰富[13]不仅能改善森林的生态环境调节林内温度还能够降低蒸发强度提高林内的相对湿度减小林内风速改善土壤N、P及有机质的含量[14-15]。因此本研究以马尾松樟树混交林为研究对象通过树脂芯法[16]在原位测定氮矿化的速率并且在测定结果的基础上分析关键的环境要素与土壤氮矿化速率的关系揭示土壤氮素矿化特征认识针阔混交林生态系统土壤氮循环的机制以期为亚热带不同森林生态系统碳氮循环机制研究提供重要的参考资料。1材料与方法1.1研究地概况试验样地位于湖南省森林植物园113度02′～113度01′E28度06′～28度07′N海拔46～114m坡度5度～25度核心区面积约4356hm2。年平均气温17.2℃1月最冷平均4.7℃极端最低温度-11.3℃；7月最热平均气温29.4℃极端最高气温40.6℃；无霜期为270~300d日照时数年均1677.1h；雨量充沛年平均降水量1422mm属典型的亚热带湿润季风气候。其地层主要是第四纪更新世的冲积性网纹红土和砂砾属典型红壤丘陵区。园内植物种类多达2200余种且小生境众多植被以人工次生林为主。1.2试验材料选择树龄相同或相近的马尾松和樟树人工混交林作为研究对象林内8:00平均气温为27.64℃地下5cm土壤平均温度26.8℃最高与最低5cm土壤温度相差4℃湿度变化幅度3%。试验处于湖南雨热同期的7、8月份试验样地的土壤温度和湿度是一年中最高的时期。林内土壤理化性质见表1。其主要成分为以马尾松Pinusmassonsiana和樟树Cinnamomumcamphora为主林下植被有青冈Cyclobalanopsisglauca、大青Cleredendrumcwtophyllum、白栎Quercusfabri、山矾Symplocoscaudate、苦槠Castanopsissclerophylla、毛泡桐Paulowwniatomentosa等；草本植物有淡竹叶Lophatherumsinense、鸡矢藤Paederiascandens、酢浆草iculata、商陆Phytolaccaacinosa和肾蕨Nephrolepisauriculata等。1.3研究方法1.3.1样地设置2010年7月初在森林植物园内选取樟树马尾松人工混交林群落分别设置添加凋落物(LAR)、去除凋落物(LRR)、去根添加凋落物(LANR)、去根(CNR)、去根去除凋落物(LRNR)5种处理和对照(CR)每种处理设置3个小区共18个小区每个小区大小为3mx4m小区间距1～5m。（1）添加凋落物的处理：收集去除凋落物处理的网中枯落物均匀撒在12m2的范围内以后每月将周围凋落物收集网收集的凋落物等面积均匀撒在添加处理的范围内。（2）去除凋落物处理：取12m2的样方清除样方内的凋落物并在上方设置3mx4m的网用来收集凋落物为了防止凋落物进入该处理的范围内网距离地面的高度设为0.5m。（3）去根处理：在12m2的样方周围挖壕深至植物根系分布层以下（约0.5m）然后用厚塑料膜插入壕沟内隔离小样方周围的根系以阻止根系进入小样方再小心除去小样方内的所有活体植物尽量保持原状土壤表层。（4）去根添加凋落物处理：在12m2的样方周围挖壕深至植物根系分布层以下（约0.5m）然后用厚塑料膜插入壕沟内隔离小样方周围的根系以阻止根系进入小样方再小心除去小样方内的所有活体植物收集去根去除凋落物处理的网中的枯落物均匀撒在12m2样方内。之后每月将周围凋落物收集网收集的凋落物等面积均匀撒在去根添加处理的范围内。（5）去根去除凋落物处理：在12m