大气氮沉降对阔叶林红壤淋溶水化学模拟研究_孙本华
211151564_林龄对红松人工林叶片-凋落物-土壤C、N、P生态化学计量特征的影响
不能据统计结果说明望天树在95cm径级后生长速度出现变缓拐点(图4)㊂由上述可知,望天树为长寿树种,生长衰退迟,此结论与1985年云南省林业科学研究所得出结论一致[8]㊂4.3㊀望天树胸高断面积变化趋势从整体来看,每块样地望天树的胸高断面积和5块样地的平均胸高断面积均呈增加趋势㊂由拟合方程预测,望天树种群的胸高断面积在一定时间内仍将继续增加㊂由胸高断面积与蓄积量的关系,可进一步推测无论是单个样地还是5块样地所贡献的蓄积量,仍将继续增加(图5)㊂4.4㊀望天树生长停滞现象28年来,胸径生长量最少的望天树是904056号,仅0.25cm㊂胸径生长量最大的是824358号,为34.38cm㊂在从初测一直存活至2021年的166株望天树中,有13株胸径生长量不足1cm,其初测胸径均小于32cm㊂45株5cm径阶林木,在28年内,胸径平均增长了4.2cm,其中有5株,即11.11%的生长滞缓,胸径增长量不足1cm㊂这是因为原始热带雨林结构复杂㊁郁闭度高,小径级的望天树逐渐需要较多的光照,当郁闭度达到0.7以上时,林下小树得不到充足光照而几乎停止生长[19]㊂这是森林植物的一种生存对策:当林下光照不足,植物生长受到胁迫时,会出现生长停滞,等到光照条件充足,如林窗出现时,则植株又迅速生长起来[22-23]㊂致谢:样地建设和持续了14次的调查工作,是大量前辈㊁专家㊁老师㊁勐腊县林业局勐腊县自然保护区工作人员辛勤劳动的成果,一并表示由衷地感谢㊂感谢2021年一起参加复测的白雪昕㊁孙咸铝师兄,王粤㊁王娟㊁茶武婧师姐,以及王璟贤等同门㊂参考文献:[1]Gurevitch J,Scheiner S M,Fox G A.The ecology of plants[M].Sunderlan,MA,USA:Sinauer Associates Inc., 2002.[2]周纪纶,郑师章,杨持.植物种群生态学[M].北京:高等教育出版社,1992:9.[3]夏卫兵.李树桥小流域湿地松生长规律及Verhaulst 预测模型的建立与讨论[J].江西水利科技,2022,48(4):285 -290,295.[4]崔子佳,韩璐,欧斌,等.苦槠苗高生长规律及大田育苗技术研究[J].贵州林业科技,2022,50(2):12-15. 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718㊀㊀文献标识码:A㊀㊀文章编号:1672-8246(2023)02-0055-07Effects of Stand age on Ecological Stoichiometric Characteristics of C ,Nand P in Leaves ,Litter and Soil of Pinus koraiensis PlantationWANG Ke,YIN Yun-zhou,ZHANG Ming-hui,WANG Shu-li(Northeast Forestry University,Harbin Heilongjiang 150040,P.R.China)Abstract :For the purpose to prove the effects of stand age on ecological stoichiometric characteristics of C,N andP in leaves,litter and soil of Pinus koraiensis plantation,and to provide the base for scientific management of Pinus koraiensis plantation,26a,37a,48a and 54a Pinus koraiensis plantations in Yimianpo forest farm of Shangzhi City were taken as research objects,and the contents of C,N and P in the leaves,litter and soil were measured.One -wayANOVA,multiple comparisons and Pearson correlation analysis methods were used to analyze the change principleof C,N and P content and their ecological stoichiometric characteristics in the leaves,litter and soil of P .koraiensis plantation with stand ages,and to explore the relationship between C,N and P content and ecological stoichiometricratio and among leaves,litter and soil.The results showed that:(1)Stand age had a significant effect on the nutrient㊀第52卷㊀2期㊀2023年4月㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀西㊀部㊀林㊀业㊀科㊀学Journal of West China Forestry Science㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀Vol.52㊀No.2㊀Apr .2023㊀∗收稿日期:2022-11-14㊀㊀㊀基金项目:林业和草原科技成果国家级推广项目(2020133121),黑龙江省省级财政林业科研专项(2015122),中央高校基本科研业务费专项资金项目(2572020DR04)㊂㊀㊀㊀第一作者简介:王珂(1997 ),男,硕士研究生,主要从事森林经营与森林土壤研究㊂E -mail:wangke666a@㊀㊀㊀通信作者简介:王树力(1964 ),男,博士,教授,主要从事森林经营㊁水土保持与荒漠化防治研究㊂E -mail:shuliwang@content and ecological stoichiometric characteristics in the leaves,litter and soil of P.koraiensis plantation.With the increasing of plantation age,the contents of C,N,P in leaves,P content in litter and0-30cm soil increased first and then decreased,and reached the highest in48a.C content and N content in litter decreased first and then in-creased,reached the peak at26a and54a,respectively.The average C content and N content in0-30cm soil in-creased gradually,which was significantly higher in the48a and54a plantations than that in26a and37a planta-tions(P<0.05).C︰N,C︰P in leaf and C︰P in litter decreased first,and then increased,C︰N in litter in-creased first and then decreased,and average C︰N and C︰P in soil showed an N shape;(2)Among4stand age plantations,C content and N content were the highest in leaf,and lowest in soil,C︰N,C︰P and N︰P were the highest in litter,and the lowest in the soil;(3)Correlation analysis showed that N︰P was the most sensitive factor to the nutrient relationship among leaf,litter and soil;(4)N︰P was less than14in leaves of every stand a-ges P.koraiensis indicated that P.koraiensis plantations were limited by N in study area.The results indicated that with the increasing of stand age,the C and N contents of soil has been accumulated effectively,but showed a certain degree of recession at stand age54;N was the limited element to litter decomposition of young and middle age of P.koraiensis plantation which growth was limited obviously by N element.Key words:stand age;leaf;litter;soil;Pinus koraiensis plantation生态化学计量学是研究生态过程中多种化学元素相互作用平衡以及化学元素之间耦合关系的理论[1],它的产生为生态系统生产力限制元素㊁养分循环及营养元素分配状况的研究提供了崭新的思路[2]㊂碳(C)是构成植物体干物质的核心元素,氮(N)和磷(P)作为植物重要的营养元素影响着植物体的新陈代谢[3-4]㊂C㊁N㊁P含量及其比例关系与植物的营养状况和生长发育紧密相关[5]㊂C㊁N㊁P的生态化学计量特征也就成为生态化学计量学研究的核心内容㊂目前,许多学者对不同区域㊁不同植被类型以及不同演替阶段植物叶片的生态化学计量特征开展了大量研究[6-9]㊂同时,对凋落物和土壤生态化学计量特征方面的研究也有较多报道[10-13]㊂在森林生态系统中,随着林龄的变化,其内部环境㊁组成结构以及土壤性质也会随之改变,进而影响养分的分配格局[14]㊂国内已有不少学者针对不同树种开展了林龄与植物叶片㊁凋落物和土壤组分生态化学计量间关系的研究[15-17]㊂但由于树种生物学遗传特性㊁林分结构和土壤因素的不同,林龄对森林生态系统中C㊁N㊁P含量及其生态化学计量特征的影响以及营养因素在叶片㊁凋落物和土壤间的分配和作用机制仍有很大的不确定性,尚需进行深入的研究和探讨㊂红松(Pinus koraiensis)作为东北地区的主要造林树种,在东北地区的经济发展和生态保护过程中发挥着重大的作用[18]㊂但目前红松人工纯林在经营过程中容易面临物种单一㊁林分结构不稳定㊁凋落物分解缓慢及地力衰退等问题[19]㊂与之相应的,科研工作者对红松人工林土壤理化性质和凋落物分解进行了较多研究[20-21]㊂对红松林化学计量特征的研究多集中于树种混交[18]㊁氮磷沉降[22]以及地理位置变化[23]等方面㊂而将红松人工林叶片㊁凋落物和土壤生态化学计量特征同林龄相联系的研究尚不多见㊂本文以26㊁37㊁48㊁54a生红松人工林为研究对象,探究红松人工林叶片㊁凋落物和土壤养分含量及其化学计量特征随林龄的变化规律,试图回答:(1)林龄对红松人工林叶片㊁凋落物和土壤养分分布格局有何影响?(2)红松人工林叶片㊁凋落物和土壤间化学计量特征存在怎样的耦合关系?旨在揭示红松人工林生长过程中的养分分配特征,为红松人工林经营质量和土壤肥力管理水平的精准提升提供理论依据㊂1㊀材料与方法1.1㊀研究区概况研究区位于黑龙江尚志市一面坡林场(127ʎ59ᶄ09ᵡ~128ʎ18ᶄ43ᵡE,44ʎ52ᶄ43ᵡ~45ʎ11ᶄ54ᵡN)㊂林场地处东亚季风区,冬季寒冷干燥,夏季炎热湿润,春秋两季天气多变㊂年平均气温2.3ħ,年均降水量700mm,全年日照时数约2561h㊂地形以山地丘陵为主,整体坡度较缓,平均海拔400m㊂土壤类型以暗棕壤为主㊂主要乔木树种有红松㊁水曲柳(Fraxinus mandshurica)㊁胡桃楸(Juglans mandshurica)㊁黄菠萝(Phellodendron amurense)㊁65西㊀部㊀林㊀业㊀科㊀学㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀2023年㊀榆树(Ulmus pumila )㊁山杨(Populus davidiana )㊁落叶松(Larix gmelinii )和樟子松(Pinus sylvestris var.mongolica )等[24]㊂1.2㊀研究方法1.2.1㊀样地设置2021年7月下旬,在一面坡林场选择立地条件基本相似的26㊁37㊁48㊁54a 生红松人工林(表1),每个林龄各设置3块20m ˑ20m 样地㊂1.2.2㊀样品采集与测定每个样地筛选5株标准木,利用高枝剪在每株标准木树冠的中上部东㊁西㊁南㊁北等4个方向各截取一条树枝,采集健康成熟的叶片㊂在样地内按照 S 形设置5个1m ˑ1m 样方,收集新鲜的凋落物㊂同时按照 S 形设置5个点,移除表面的枯落物,用土钻采集0~10cm㊁10~20cm 和20~30cm 土层土壤样品,分层混合均匀后带回实验室㊂植物样品在105ħ条件下杀青30min 后75ħ烘干至恒重,然后经粉碎机粉碎过100目筛待测㊂土壤样品自然风干后去除杂物,研磨并过100目筛待测㊂植物和土壤C 含量采用重铬酸钾-外加热法测定,N 含量采用凯式定氮法测定,P 含量采用钼锑抗比色法测定[14]㊂表1㊀红松人工林基本信息Tab.1㊀Basic status of P .koraiensiss plantation林龄/a 龄组坡向坡度/ʎ平均胸径/cm 平均树高/m 林分密度/株∙hm -2平均海拔/m 土壤类型26幼龄林南511.948.032250277.45暗棕壤37幼龄林东南1419.9711.561375285.62暗棕壤48中龄林东南1522.4112.63736320.10暗棕壤54中龄林西南1322.7013.161075379.18暗棕壤1.2.3㊀数据处理采用Excel 2019整理试验数据,利用SPSS26.0对不同林龄红松人工林叶片㊁凋落物和土壤C㊁N㊁P 含量以及化学计量比进行单因素方差分析(One -way ANOVA)㊁多重比较(采用LSD 法)和Pearson 相关性分析㊂2㊀结果与分析2.1㊀林龄对红松人工林叶片C ㊁N ㊁P 含量及化学计量比的影响叶片C㊁N㊁P 含量分别为501.99~534.00g /kg㊁14.42~18.80g /kg 和1.46~1.82g /kg㊂随着林龄的增加,叶片C㊁N 和P 含量先增加后减小,并在48a 达到最高(表2)㊂叶片C ︰N㊁C ︰P㊁N ︰P 分别为27.90~35.50㊁286.79~355.80和8.59~11.32㊂林龄对叶片C ︰N㊁N ︰P 影响显著(P <0.05)㊂随着林龄的增加,叶片C ︰N㊁C ︰P 和N ︰P 先降低后升高㊂其中叶片C ︰N 和C ︰P 表现为26a 最高,48a 最低㊂叶片N ︰P 表现为37a 最低,54a 最高(表2)㊂2.2㊀林龄对红松人工林凋落物C ㊁N ㊁P 含量及化学计量比的影响凋落物C㊁N㊁P 含量分别为450.75~476.30g /kg㊁6.11~9.21g /kg 和0.41~0.55g /kg㊂林龄对凋落物N㊁P 含量影响显著(P <0.05)㊂随着林龄增加,凋落物C㊁N 含量先减少后增加,P 含量先增加后减少㊂C 含量26a 的最高,48a 的最低㊂N 含量在37a 的最低,54a 的最高,48㊁54a 的林分显著高于26a 和37a 的林分(P <0.05)㊂叶片P 含量54a 的最低,48a 的最高,48a 林分显著高于26㊁37㊁54a 林分(P <0.05)(表3)㊂表2㊀不同林龄红松人工林叶片C ㊁N ㊁P 含量及化学计量比Tab.2㊀Leaf C,N,P content and stoichiometry in P .koraiensis plantations with different ages林龄/a C 含量/g㊃kg -1N 含量/g㊃kg -1P 含量/g㊃kg -1C ︰NC ︰PN ︰P26513.14ʃ7.68a 14.93ʃ0.45b 1.51ʃ0.04c 34.29ʃ0.82a 340.70ʃ5.88a 9.91ʃ0.10b 37514.09ʃ5.79a 15.51ʃ0.76b 1.65ʃ0.04b 33.21ʃ2.01a 311.58ʃ6.75ab 9.41ʃ0.71b 48525.65ʃ7.88a 18.13ʃ0.90a 1.78ʃ0.06a 29.05ʃ1.87b 295.27ʃ13.17b 10.17ʃ0.20ab 54512.81ʃ12.03a 17.23ʃ0.48a 1.60ʃ0.10bc 29.79ʃ1.43b 321.73ʃ29.53ab 10.78ʃ0.47a 均值516.42ʃ4.3516.45ʃ0.641.63ʃ0.0431.61ʃ1.50317.32ʃ10.6310.07ʃ0.13注:不同小写字母表示不同林龄间差异显著(P <0.05)㊂下同75㊀第2期㊀㊀㊀王珂等:林龄对红松人工林叶片-凋落物-土壤C ㊁N ㊁P 生态化学计量特征的影响凋落物C ︰N㊁C ︰P㊁N ︰P 分别为51.09~77.27㊁789.06~1154.64和13.97~22.60㊂林龄对凋落物C ︰N㊁C ︰P㊁N ︰P 影响显著(P <0.05)㊂随着林龄增加,凋落物C ︰N 先增加后减少,C ︰P㊁N ︰P 先降低后升高㊂凋落物C ︰N 为37a 的最高,54a 的最低,且26㊁37a 林分显著高于48㊁54a 林分(P <0.05)㊂凋落物C ︰P和N ︰P 为48a 的最低,54a 的最高,其中48a林分C ︰P 显著低于其余3种林龄的林分(P <0.05),54a 林分N ︰P 则显著高于其余3种林龄的林分(P <0.05)(表3)㊂表3㊀不同林龄红松人工林凋落物C ㊁N ㊁P 含量及化学计量比Tab.3㊀Litter C,N,P content and stoichiometry in P .koraiensis plantations with different ages林龄/a C 含量/g㊃kg -1N 含量/g㊃kg -1P 含量/g㊃kg -1C ︰NC ︰PN ︰P26471.12ʃ5.29a7.02ʃ0.74b 0.43ʃ0.03b 67.61ʃ7.02a 1097.17ʃ53.50a16.30ʃ1.00b 37466.83ʃ6.65ab 6.37ʃ0.28b0.44ʃ0.04b 73.38ʃ4.20a1077.68ʃ101.14a14.67ʃ0.61b 48457.87ʃ6.67b8.20ʃ0.63a 0.56ʃ0.03a56.03ʃ3.44b 819.33ʃ31.27b14.64ʃ0.60b 54468.79ʃ4.28ab 8.92ʃ0.29a 0.42ʃ0.02b 52.58ʃ1.34b 1107.75ʃ42.73a21.09ʃ1.31a 均值466.15ʃ4.507.63ʃ0.460.46ʃ0.0262.40ʃ3.801025.49ʃ36.9016.67ʃ0.562.3㊀林龄对红松人工林土壤C ㊁N ㊁P 含量及化学计量比的影响林龄对红松人工林土壤C㊁N㊁P 含量影响显著(P <0.05)(表4)㊂随着林龄增加,3个土层土壤C 含量均表现出持续升高的趋势;土壤N 含量在0~10cm 土层逐渐升高,在10~20cm㊁20~30cm土层先升高后降低,并在48a 达到最高;土壤P 含量在3个土层中先增加后减少,并在48a 达到最高,且两两林分之间均差异显著(P <0.05)㊂林龄对红松人工林土壤的生态化学计量特征也具有显著影响(P <0.05)(表4)㊂随着林龄增加,土壤C ︰N㊁C ︰P 在0~10cm㊁20~30cm 土层先增加后降低再增加,在10~20cm 土层先减小后增加;土壤N ︰P 在三个土层中均不断增加,其中54a 林分显著高于其余3种林龄的林分(P <0.05)㊂表4㊀不同林龄红松人工林土壤C ㊁N ㊁P 含量及化学计量比Tab.4㊀Soil C,N,P content and stoichiometry in P .koraiensis plantations with different ages林龄/a 土层/cm C 含量/g㊃kg -1N 含量/g㊃kg -1P 含量/g㊃kg -1C ︰N C ︰PN ︰P260<hɤ1018.22ʃ0.52Da 1.39ʃ0.05Da 0.23ʃ0.01Da 13.08ʃ0.43ABa 79.19ʃ1.11Ba 6.06ʃ0.19Ba 10<hɤ209.55ʃ0.18Bb 0.77ʃ0.03Cb 0.21ʃ0.01Db 12.48ʃ0.48Aa 44.93ʃ2.75Bb 3.61ʃ0.27Bb 20<hɤ30 6.08ʃ0.22Cc0.55ʃ0.02Cc 0.20ʃ0.01Dc 10.96ʃ0.10Bb 30.38ʃ1.64Cc 2.77ʃ0.14Bc 370<hɤ1034.18ʃ1.60Ca 2.52ʃ0.11Ca 0.40ʃ0.03Ca 13.55ʃ0.23Aa 85.11ʃ9.13Ba 6.29ʃ0.67Ba 10<hɤ2012.77ʃ0.32Bb 1.09ʃ0.09Bb 0.30ʃ0.02Cb 11.75ʃ1.02Ab 43.16ʃ2.32Bb 3.68ʃ0.21Bb 20<hɤ308.04ʃ0.23Bc0.65ʃ0.02Bc0.24ʃ0.01Cc12.27ʃ0.23Ab34.04ʃ1.40Bb2.78ʃ0.16Bc 480<hɤ1062.22ʃ1.09Ba 5.13ʃ0.14Ba 0.77ʃ0.03Aa 12.13ʃ0.55Ca 80.52ʃ2.11Ba 6.65ʃ0.41Ba 10<hɤ2030.19ʃ0.88Ab 2.67ʃ0.07Ab 0.64ʃ0.03Ab 11.32ʃ0.24Ab 47.01ʃ3.18Bb4.15ʃ0.26Bb 20<hɤ3015.73ʃ0.51Ac 1.41ʃ0.04Ac 0.49ʃ0.01Ac 11.17ʃ0.27Bb 32.29ʃ0.68BCc2.89ʃ0.08Bc540<hɤ1071.06ʃ2.78Aa 5.70ʃ0.26Aa 0.67ʃ0.04Ba 12.48ʃ0.16BCa 106.85ʃ1.66Aa 8.56ʃ0.15Aa 10<hɤ2030.73ʃ3.43Ab 2.50ʃ0.15Ab 0.50ʃ0.02Bb 12.27ʃ0.69Aa 62.05ʃ8.95Ab 5.04ʃ0.46Ab 20<hɤ3016.41ʃ0.49Ac1.38ʃ0.04Ac0.37ʃ0.01Bc11.88ʃ0.30Aa 44.57ʃ0.79Ac3.75ʃ0.13Ac注:同一土层不同大写字母表示不同林龄间差异显著(P <0.05);同一林龄不同小写字母表示不同土层间差异显著(P <0.05)㊂2.4㊀红松人工林叶片㊁凋落物和土壤的C ㊁N ㊁P含量及化学计量比的相关性表5表明:叶片C 含量与凋落物P 含量显著正相关(P <0.05),N 含量与其P 含量以及土壤的C㊁N㊁P 含量极显著正相关(P <0.01);叶片P含量与凋落物C 含量极显著负相关(P <0.01),与凋落物P 含量极显著正相关(P <0.01),与土壤P 显著正相关(P <0.05);凋落物C 含量与其P 含量显著负相关(P <0.05),凋落物N 含量与土壤C㊁N㊁P 含量极显著正相关(P <0.01),凋落物P85西㊀部㊀林㊀业㊀科㊀学㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀2023年㊀含量与土壤P 含量显著正相关(P <0.05);土壤C㊁N㊁P 含量间极显著正相关(P <0.01)㊂表6表明:叶片C ︰N 与其N ︰P 以及土壤N ︰P 显著负相关(P <0.05)㊁与其C ︰P 显著正相关(P <0.05),叶片C ︰P 与凋落物C ︰P 显著正相关(P <0.05),叶片N ︰P 与凋落物以及土壤N ︰P 极显著正相关(P <0.01)㊁与凋落物以及土壤C ︰N 显著负相关(P <0.05);凋落物C ︰N 与其N ︰P 以及土壤N ︰P 显著负相关(P <0.05)㊁与土壤C ︰N 显著正相关(P <0.05),凋落物N ︰P 与土壤C ︰P㊁N ︰P 极显著正相关(P <0.01);土壤C ︰P 与土壤N ︰P 极显著正相关(P <0.01)㊂表5㊀红松人工林叶片㊁凋落物和土壤C ㊁N ㊁P 含量的相关性Tab.5㊀Correlations between leaf,litter and soil C,N,P content in P .koraiensis plantations指标叶片C 含量N 含量P 含量凋落物C 含量N 含量P 含量土壤C 含量N 含量P 含量叶片C 含量1叶片N 含量0.2451叶片P 含量0.2970.720∗∗1凋落物C 含量-0.317-0.538-0.768∗∗1凋落物N 含量0.2100.5440.092-0.1241凋落物P 含量0.581∗0.4890.715∗∗-0.680∗0.3251土壤C 含量0.2570.834∗∗0.478-0.3430.807∗∗0.3431土壤N 含量0.2730.861∗∗0.496-0.3760.810∗∗0.3680.997∗∗1土壤P 含量0.4530.873∗∗0.662∗-0.5370.737∗∗0.616∗0.944∗∗0.951∗∗1注:∗表示显著相关(P <0.05),∗∗表示极显著相关(P <0.01)㊂下同表6㊀红松人工林叶片㊁凋落物和土壤C ㊁N ㊁P 化学计量比的相关性Tab.6㊀Correlations between leaf,litter and soil C,N,P stoichiometry in P .koraiensis plantations指标叶片C ︰NC ︰P N ︰P 凋落物C ︰NC ︰PN ︰P 土壤C ︰NC ︰PN ︰P叶片C ︰N 1㊀叶片C ︰P 0.650∗1叶片N ︰P -0.607∗0.2081凋落物C ︰N 0.5570.114-0.617∗1凋落物C ︰P 0.3750.629∗0.1780.4151凋落物N ︰P -0.2080.4330.744∗∗-0.592∗0.4851土壤C ︰N 0.703∗0.324-0.578∗0.689∗0.508-0.2151土壤C ︰P -0.4870.0470.693∗-0.4210.4730.837∗∗-0.1891土壤N ︰P-0.649∗-0.0560.796∗∗-0.594∗0.2660.820∗∗-0.4790.952∗∗13㊀讨论与结论3.1㊀讨论(1)红松人工林叶片㊁凋落物和土壤C㊁N㊁P 含量随林龄的变化本文红松人工林叶片C㊁N㊁P 含量随林龄增加表现出先升后降的变化趋势,这与淑敏等[15]对不同林龄樟子松人工林针叶以及原雅楠等[25]对不同林龄榧树(Torreya grandis )叶片的研究结果相似㊂一般来说,红松在幼㊁中林龄阶段具有较高的生长速率,植物的生理活动加强,不断的进行干物质以及蛋白质的合成,养分含量持续升高㊂研究区红松人工林叶片C㊁N㊁P 含量在48a 达到峰值,而54a 红松叶片C㊁N㊁P 含量相较于峰值则分别下降了2.44%㊁4.96%和10.11%,可能是植物自身对生境适应性降低[15]㊂此外,随着林龄增加,凋落物C㊁N 含量先降低后升高,峰值分别出现在26a 和54a㊂P 含量则先升高后降低,并在48a 达到峰值㊂叶片在衰老之前会减少体内干物质的合成95㊀第2期㊀㊀㊀王珂等:林龄对红松人工林叶片-凋落物-土壤C ㊁N ㊁P 生态化学计量特征的影响以及转移部分养分至其他植物组织当中[26]㊂因此凋落物中的养分状况受植物养分重吸收程度㊁凋落物自身性质以及环境因素等方面的影响而存在着差异[27]㊂本研究中,0~30cm土层土壤C㊁N含量均值随林龄增加表现出逐渐升高的趋势㊂有机质的积累与植物年龄存在着正相关关系[28]㊂同时,土壤有机质是各种养分元素尤其是N元素的主要来源[15],因此C㊁N元素在土壤中往往具有较高的协同性㊂54a林分0~30cm土层土壤P含量较48a林分下降了19.60%,表明54a红松人工林土壤存在着一定程度的退化,这与冀盼盼等[29]对华北落叶松人工林以及淑敏等[15]对樟子松人工林的研究结果相似㊂可能是随着林龄的变化,林分环境的改变,凋落物P释放受阻,减少了土壤归还量㊂由于针阔混交林在森林系统的稳定性以及土壤理化性质方面都优于针叶纯林[30],因此在红松人工林后续经营管理中可适当补植阔叶树种㊂(2)红松人工林叶片㊁凋落物和土壤化学计量比随林龄的变化C︰N㊁C︰P作为植物重要的生理指标,能够体现植物同化C的能力㊁养分吸收利用效率以及生长速率[31]㊂不同林龄红松人工林叶片C︰N㊁C︰P均值分别为31.61和317.32,均高于全球植物叶片C︰N㊁C︰P均值(22.5㊁232.0)[32]㊂这表明研究区红松具有较高的N㊁P利用效率和固碳能力㊂依据生物个体生长速率与自身C︰N㊁C︰P呈负相关的假说理论,不同林分C︰N㊁C︰P随林龄增加先降低后升高的研究结果符合红松的生长规律㊂此外,在不同林分中C︰N㊁C︰P从高到低均为枯落物㊁叶片和土壤㊂这与McGroddy等[33]基于全球尺度的研究结果一致㊂一般认为凋落物C︰N越高,凋落物的分解速率越低[27]㊂26a㊁37a林分凋落物C︰N显著高于48a 和54a林分(P<0.05),且随林龄变化整体表现出下降的趋势㊂土壤养分越低,微生物活性越差,则凋落物中的养分越难以分解[14]㊂因此,在红松人工林幼龄林阶段,可采取增加林下植物多样性措施,改善凋落物化学质量,通过间伐和整枝,调整林分郁闭度,减少光照不足的影响,从而促进凋落物层养分的分解释放㊂有研究发现在凋落物N︰P >25及P含量<0.22g/kg时,凋落物的分解主要受P限制[34]㊂4种林龄红松人工林凋落物N︰P均低于25,P含量均高于0.22g/kg,说明N是该研究区红松凋落物分解的主要限制性元素㊂本文0~ 30cm土层土壤C︰N均值为11.54~12.52,变化幅度较小,表明该地区红松人工林土壤有机质的矿化速率较为稳定㊂土壤C︰P作为衡量土壤微生物吸收固持P素或者矿化土壤有机物释放P潜力的重要指标,C︰P比值越高反映土壤P的有效性越低[27]㊂研究区54a林分C︰P显著高于其余3种林龄的林分(P<0.05),说明在红松人工林后续的生长过程中土壤P的有效性存在降低的趋势㊂土壤N︰P可作为预测生境中N或P不足的依据[17]㊂本研究中0~30cm土层土壤N︰P随林龄增加而不断增加,进一步表明红松人工林在后续的生长过程中可能会面临着P素不足的风险㊂叶片N︰P可用于分析植物受N和P的限制情况[2]㊂Koerselman等[35]对欧洲湿地植物的研究认为叶片N︰P<14时,植物生长受N限制; N︰P>16时,植物生长受P限制;14<N︰P<16时,植物生长受N㊁P共同限制㊂此标准被广泛应用于判断生态系统的限制因子㊂也有其他的观点认为不同地区存在不同的阈值,需要进一步开展相应的施肥实验加以确定㊂本文不同林龄红松叶片N︰P变化范围为9.41~10.78,均低于14,说明研究区红松人工林生长主要受N限制,且37a林分受N限制最严重㊂这与低纬度地区植物容易受P 限制,高纬度地区植物更易受N限制的结论一致[36]㊂此外,红松人工林叶片N㊁P含量在不同林龄之间变化明显,但N︰P(9.41~10.78)整体较为稳定,这表明植物自身具备着一定的调节元素需求以及维持养分吸收平衡的能力,是植物应对不同生境重要的适应机制[2]㊂(3)红松人工林叶片㊁凋落物和土壤C㊁N㊁P含量及化学计量比的耦合关系叶片P含量与凋落物P含量极显著正相关(P <0.01),叶片N︰P与凋落物C︰N显著负相关(P<0.05),且C︰P㊁N︰P在叶片与凋落物之间分别显著正相关(P<0.05)和极显著正相关(P<0.01),这表明凋落物中的养分承自叶片,二者之间联系紧密㊂表层土壤C㊁N㊁P含量与叶片㊁凋落物N含量之间均极显著正相关(P<0.01),但与叶片相关性更强,说明土壤作为植物养分的主要来源,与植物的生长发育密切相关㊂这与冀盼盼等[29]对华北落叶松人工林生态化学计量特征的研究结果相似,但与朱育锋等[17]对桉树人工林生态化学计量特征及姜沛沛等[16]对油松(Pinus tabuliformis)06西㊀部㊀林㊀业㊀科㊀学㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀2023年㊀2.3㊀甲霜恶霉灵和百菌清对马尾松立枯病的田间防效2种杀菌剂在田间对马尾松立枯病的防效结果见表3㊂对照组立枯病发病率为100%,甲霜恶霉灵处理的发病率为15%,百菌清处理的发病率为25%;对照处理㊁甲霜恶霉灵处理和百菌清处理的病情指数分别为66.7%㊁20.0%和33.3%㊂甲霜恶霉灵处理的防效为70.0%,百菌清处理防效为50.0%㊂表3㊀杀菌剂对马尾松立枯病的防治效果Tab.3㊀Control effect of fungicides on dampingoff disease in P.massoniana%药剂名称发病率病情指数防治效果对照㊀㊀㊀100a66.7a-甲霜恶霉灵15c20.0c70.0a 百菌清㊀㊀25b33.3b50.0b3㊀讨论与结论本研究测定了8种杀菌剂对尖孢镰刀菌的抑制作用㊂由实验的结果可知,8种杀菌剂对尖孢镰刀菌均有抑制作用,但不同杀菌剂对病原菌的抑菌效果存在差异㊂究其原因,可能与不同杀菌剂抑菌机理的不同有关[15]㊂如:代森锰锌是通过抑制菌体内丙酮酸的氧化达到杀菌效果[16];多菌灵通过干扰病原菌有丝分裂中纺锤体的形成,影响细胞分裂,起到杀菌作用[17];甲霜恶霉灵由恶霉灵和甲霜灵组合而成,甲霜灵抑制病菌菌丝体内蛋白质的合成,恶霉灵抑制病原真菌菌丝体的正常生长,二者为作用互补药剂[18];百菌清主要针对真菌病害,破坏真菌中3-磷酸甘油醛脱氢酶的活力,从而对病原菌起到防治作用[19]㊂杀菌剂的用量增加可以提高对病原菌的抑制效果,但高浓度的杀菌剂使用会对植物产生药害,同时造成环境污染,破坏生物多样性[20]㊂本研究中,甲霜恶霉灵浓度由1mg/mL逐渐增加至10mg/mL 过程中,其抑菌率由18.33%增加至76.67%,之所以没有继续增加恶霉灵的浓度使抑菌率达到100%主要是考虑在生产实际运用过程中减少化学药剂的用量,以减少传统化学农药使用带来的环境污染问题[21]㊂虽然百菌清浓度在8mg/mL时对病原菌的抑菌率达到100%,优于10mg/mL甲霜恶霉灵的抑菌效果,但在田间的防治效果,甲霜恶霉灵体现了更好的防效,其处理后的病害发生率和病情指数都相对更低㊂这与张蝶[22]研究发现抑菌效果较差的3%中生菌素WP在田间防效上可能会产生变化的研究结果一致㊂分析本研究中2种药剂田间防效差异的原因可能与甲霜恶霉灵的内吸传导性及其可以发挥对植物生长调节剂的作用有关[23-24]㊂本研究中,甲霜恶霉灵和百菌清单独作用后的田间防效都发挥了一定的防治效果,但二者组合后是否可以发挥更好的防治效果是未知的,可以在未来做进一步的研究加以验证㊂此外,采用化学杀菌剂防治马尾松立枯病,生产实际中仅仅作为应急处置措施,病害的控制应以预防为主,以生物防治等无公害的手段代替或减少化学杀菌剂的用量㊂综上所述,供试的8种杀菌剂中甲霜恶霉灵和百菌清对尖孢镰刀菌的抑菌效果更明显㊂10mg/ mL的甲霜恶霉灵对病原菌的抑菌率达到76.7%; 8mg/mL的百菌清对病原菌的抑菌率达到100%㊂田间防效实验中,10mg/mL甲霜恶霉灵对马尾松立枯病的防治效果要优于8mg/mL百菌清的防效,其病害发病率为15.0%,防效达70.0%㊂参考文献:[1]宋月君,黄炎和,杨洁,等.赣中第四纪红壤区马尾松林下水土流失特征及防治成效分析[J].干旱区资源与环境,2018,32(4):119-125.[2]毛兰花,查轩,张婧,等.红壤侵蚀退化地马尾松幼苗生长及养分利用效率对施肥的响应[J].水土保持学报, 2022,36(1):316-324.[3]秦国峰.马尾松地理起源及进化繁衍规律的探讨地[J].林业科学研究,2002,15(4):406-412.[4]邵畅畅,罗仙英,丁贵杰,等.干旱对马尾松茎叶水力特征及解剖特性的影响[J].植物生理学报,2022,58(5): 937-945.[5]乔光,崔博文,文晓鹏,等.不同种源马尾松幼苗对低磷胁迫的生理响应[J].种子,2017,36(8):32-36,41. [6]张盛楠,刘亚敏,刘玉民,等.马尾松幼苗生长及生理特性对铝胁迫的响应[J].西北植物学报,2016,36(10): 2022-2029.[7]林洪双,宋玉龙,黄萧洒.简谈马尾松病虫害防治技术策略[J].绿色科技,2017(13):187-188.[8]方书元.马尾松的主要病虫害及其防治对策[J].南方农业,2021,15(21):31-32.[9]Luo X,Yu C.First report of damping-off disease caused by Fusarium oxysporum in Pinus massoniana in China37㊀第2期㊀㊀㊀㊀㊀马潇洋等:8种杀菌剂对尖孢镰刀菌的抑菌能力和田间防治效果。
长期施氮和降水减少对长白山阔叶红松林凋落物量的影响
长期施氮和降水减少对长白山阔叶红松林凋落物量的影响谷越;王芳;陈鹏狮;张军辉;韩士杰;张雪;陈志杰;岳琳艳【期刊名称】《北京林业大学学报》【年(卷),期】2017(39)4【摘要】为了解持续氮沉降和降水减少条件下森林群落凋落物的量变化及其时间动态,以长白山阔叶红松林为研究对象,利用收集器法于2015年生长季(6—10月)对长期氮添加和降水控制实验平台3种不同处理样地(对照、施氮和减水施氮)内的凋落物进行了研究。
主要分为红松叶、蒙古栎叶、其他树种叶、花果皮屑、枝5部分。
本研究将凋落系数作为衡量林分生产凋落物能力的大小,比较各处理间凋落物的"净"差异。
结果显示:各处理样地生长季内叶凋落量所占比重较大,可达到79%~81%,而枝和花果皮屑所占比重为19%~21%;凋落节律呈单峰型,凋落量峰值主要集中在9—10月份,降水减少会使其他树种凋落物的凋落期提前;不同组分凋落物对氮水控制响应不同,氮添加显著降低红松叶凋落物产量,降雨减少显著提高了总叶凋落物产量,减水施氮显著提高了其他树种叶凋落产量,而氮水控制对蒙古栎、枝和花果皮凋落物产量影响不显著;氮添加会抑制针叶树种的凋落物量,促进阔叶树种的凋落量,降水减少会促进各组分凋落物量。
【总页数】9页(P29-37)【关键词】凋落物;施氮;降水减少;胸高断面积;凋落系数【作者】谷越;王芳;陈鹏狮;张军辉;韩士杰;张雪;陈志杰;岳琳艳【作者单位】森林生态与管理重点实验室、中国科学院沈阳应用生态研究所;中国科学院大学;辽宁省气象科学研究所;中国科学院青藏高原研究所【正文语种】中文【中图分类】S718.554.2【相关文献】1.阔叶红松林林隙对凋落物碳和氮的影响 [J], 周美珩;段文标;陈立新;景鑫;龚建美2.林下凋落物去除与施氮对针叶林和阔叶林土壤氮的影响 [J], 马红亮;闫聪微;高人;尹云锋;杨玉盛;陈仕东3.氮沉降及土壤动物活动对阔叶红松林凋落物分解的影响 [J], 徐萌;王庆贵;闫国永;邢亚娟;4.氮沉降和干旱对阔叶红松林凋落物分解的影响 [J], 郑俊强;郭瑞红;李东升;李东;李金功;朱保坤;韩士杰5.水、氮耦合对阔叶红松林叶凋落物分解的影响 [J], 李东升;郑俊强;王秀秀;郑兴波;韩士杰因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
模拟氮沉降对森林土壤可溶性有机碳的影响
模拟氮沉降对森林土壤可溶性有机碳的影响魏春兰;马红亮;高人;尹云锋;陈仕东;杨柳明【期刊名称】《亚热带资源与环境学报》【年(卷),期】2013(000)004【摘要】In 2009-2012 in situ simulation nitrogen deposition experiments ( control, CK, 0 kg · hm-2 · a-1 , low nitrogen LN , 30 kg · hm -2 · a -1 and high nitrogen HN , 100 kg · hm-2 · a-1 ) were conducted to study effects of nitrogen deposition on soil soluble organic carbon for broad -leaved forest ( Cinnamomum chekiangense and Castanopsis fabri) and coniferous forest ( Cunninghamia lanceo-lata) in subtropical areas with different soil depth , different vegetation and litter removed or not .The results showed that soluble organic carbon at different soil depth for coniferous forest was largely differ -ences with highest at HN for 0~15 cm soil depth .However , soil soluble organic carbon has the high-est level for 15~30 cm and 30~40 cm at LN and it was decreased significantly for 15~30 cm at HN. Different from coniferous forest ( Cunninghamia lanceolata ) , soil soluble organic carbon for broad-leaved forest ( Cinnamomum chekiangense and Castanopsis fabri) in 15~30 cm and 30~40 cm depth increased in small amplitude with nitrogen deposition .With comparing the soluble organic carbon after nitrogen application to that prior to fertilization for 0~15 cm soil, it was found that the response of broad-leaved forest and coniferous forest to nitrogen deposition was different . Nitrogen deposition reducedsoil soluble organic carbon content for coniferous forest , but not reduced the content for broad-leaved forest;even increase their content , especially in the broad-leaved forest ( Castanopsis fabri ) . These showed that the difference of soil carbon content in different forest soils is also an important fac-tor affecting the response of soil soluble organic carbon to nitrogen deposition .The response of soil sol-uble organic carbon to nitrogen application time and again at short-term to some extent affectthe final long-term results.However, the effects of litter removed could not be observed at a short-term.%以亚热带森林生态系统为研究对象，于2009-2012年原位模拟氮沉降（对照， CK，0 kg· hm-2· a-1、低氮LN，30 kg· hm-2· a -1和高氮HN，100 kg· hm-2· a-1），分析亚热带阔叶林（罗浮栲、浙江桂）和针叶林（杉木）森林土壤中可溶性有机碳变化，以探究土壤不同层次、不同植被类型和凋落物是否去除条件下土壤可溶性碳对氮沉降的响应。
农田氮素的气态损失与大气氮湿沉降及其环境效应_苏成国
施用有机肥，限制化肥用量，施用缓效性肥料， 采用包衣 N 肥，施肥方式采用深施或混施，增加覆 盖，少量频施，叶面喷施等均可减少 N2O 排放[32]， 但同时也要注意在减少土壤 N2O 释放的同时，是否 同时增加 CH4 的排放量，不要顾此失彼[19]。另外， 大力植树种草，减少滥砍乱伐现象；减少生物体燃 烧，推广秸秆直接还田和秸秆覆盖技术，都可以减 少 N2O 的排放，保护和改善环境[33]。
同时有研究表明，土壤 pH 对 NO 的形成过程 是重要的影响因素，在碱性肥沃的粘土（pH 为 7.8） 中，硝化是 NO 的主要来源，而在酸性肥沃的砂质 土（pH 为 4.7）中，反硝化是 NO 的主要来源[5]。
1.2.3 土壤孔隙度 土壤孔隙度不仅影响土壤 中氧气的供给状况，而且还对 N2O 的排放过程产生 极为重要的影响。一些研究结果表明，植物根系对 反硝化作用的影响限于孔隙度低的条件下，当孔隙 度低于 10 % ~ 12 %时，根系中氧气的耗竭将会使反 硝化作用增强[26]。Hansen 等[27]研究了农业土壤中拖 拉机通行对 N2O 排放的影响，发现压实土壤空气中 N2O 的浓度比其他处理高 7 倍多。土壤的压实对土 壤中 N2O 向大气的排放起着一定阻隔作用，使得其 排放通量降低[19]。 1.2.4 种植类型 通常，N2O 在淹水的水稻生长 季节比收获后休耕时要少得多,这是因为淹水期间 处于厌氧条件,而收获后有充足氧气供应，来自土壤 有机质、植株残渣和水下生物的 NH4+-N 的硝化[5]。 1.2.5 施肥的影响 在常用的普通碳酸氢铵、尿 素、长效碳酸氢铵 3 种化学 N 肥中，长效碳酸氢铵 与其他 2 种肥料相比，可明显延后 N2O 释放高峰期 出现的时间，而且大多数情况下可以显著减少其释 放量，但长效碳酸氢铵减少 N2O 释放的效果随土壤 含水量的增加而减少，因此要注意施肥与灌溉的配 合[28]。施肥时期延长，没有植物吸收的竞争，N2O 和 NO 的释放量就会增加。施肥模式和时期影响氨 挥发和植物的吸收效率，因此也就影响到硝化和反 硝化的 N 的有效性。与撒施相比，水面下施 N 肥会 导致较高的 N2O 损失和较低的 NO[5]。 1.2.6 种植处理 残留在田地的植株残渣是硝 化和反硝化重要的 C 和 N 源。另外，无种植的田地 也可促进有机质的矿化。一些研究发现保留植株残 渣比去掉有较高的反硝化活性和 N2O 释放量。这可 能与土壤表面的植株残渣对表层土的湿度条件有 关。不种植也会导致加速 NO 排放。耕作对土壤有 机质矿化有影响，还可能影响 N2O 和 NO 从土壤中 的释放，与传统的耕作相比，免耕有较高的 N2O 损 失，这可能与较高的反硝化活性有关。然而免耕的 N2O 损失要比耕作的但多年无种植的低[5]。 1.2.7 土壤有机质含量的影响 土壤中的 N 主 要来自于有机质的矿化和施入的 N 肥，土壤有机质 的矿化产物不仅为反硝化过程提供了反应底物，而 且有机质本身还为参与这一过程的微生物提供了能 源。对硝化作用来说，有机 C 的加入可促进微生物 活动，使氧气供应不足，最终导致自养微生物参与 的硝化作用减弱[19]。对于反硝化作用，反硝化速率 与全 C 有相关性，与水溶性 C 或可矿化 C 相关更
滇中亚高山地带性植被凋落物分解对模拟氮沉降的响应
第４０卷第２２期２０２０年１１月生态学报ＡＣＴＡＥＣＯＬＯＧＩＣＡＳＩＮＩＣＡＶｏｌ．４０，Ｎｏ．２２Ｎｏｖ．，２０２０基金项目：云南省科技厅 三区 人才支持计划；云南省高校优势特色重点学科（生态学）建设项目；国家林草局林业科技创新平台运行项目（２０１９１３２１６１）收稿日期：２０１９⁃１０⁃３０；㊀㊀网络出版日期：２０２０⁃０９⁃２３∗通讯作者Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇａｕｔｈｏｒ．Ｅ⁃ｍａｉｌ：ｓｏｎｇｙａｌｉ１９８５１２０５＠ｓｉｎａ．ｃｏｍＤＯＩ：１０．５８４６／ｓｔｘｂ２０１９１０３０２２８９张雨鉴，王克勤，宋娅丽，郑兴蕊，潘禹，苏孟白，李晓龙．滇中亚高山地带性植被凋落物分解对模拟氮沉降的响应．生态学报，２０２０，４０（２２）：８２７４⁃８２８６．ＺｈａｎｇＹＪ，ＷａｎｇＫＱ，ＳｏｎｇＹＬ，ＺｈｅｎｇＸＲ，ＰａｎＹ，ＳｕＭＢ，ＬｉＸＬ．ＲｅｓｐｏｎｓｅｏｆｌｉｔｔｅｒｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆｚｏｎａｌｖｅｇｅｔａｔｉｏｎｔｏｓｉｍｕｌａｔｅｄｎｉｔｒｏｇｅｎｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｃｅｎｔｒａｌＹｕｎｎａｎ，Ｃｈｉｎａ．ＡｃｔａＥｃｏｌｏｇｉｃａＳｉｎｉｃａ，２０２０，４０（２２）：８２７４⁃８２８６．滇中亚高山地带性植被凋落物分解对模拟氮沉降的响应张雨鉴，王克勤，宋娅丽∗，郑兴蕊，潘㊀禹，苏孟白，李晓龙西南林业大学生态与环境学院，昆明㊀６５０２２４摘要：模拟氮（Ｎ）沉降对凋落物分解特征的影响对研究森林生态系统物质循环响应大气Ｎ沉降的内在机理和应对Ｎ沉降全球化具有重要意义㊂从２０１８年２月至２０１９年１月，对滇中亚高山常绿阔叶林（Ｅｖｅｒｇｒｅｅｎｂｒｏａｄ⁃ｌｅａｆｆｏｒｅｓｔ）和高山栎林（Ｑｕｅｒｃｕｓｓｅｍｅｃａｒｐｉｆｏｌｉａｆｏｒｅｓｔ）两种地带性植被进行模拟Ｎ沉降试验，利用尼龙网袋法对两种林型凋落叶和凋落枝进行原位分解试验，Ｎ沉降处理水平分别为对照ＣＫ（Ｃｏｎｔｒｏｌｃｈｅｃｋ，０ｇＮｍ－２ａ－１）㊁低氮ＬＮ（Ｌｏｗｎｉｔｒｏｇｅｎ，５ｇＮｍ－２ａ－１）㊁中氮ＭＮ（Ｍｅｄｉｕｍｎｉｔｒｏｇｅｎ，１５ｇＮｍ－２ａ－１）和高氮ＨＮ（Ｈｉｇｈｎｉｔｒｏｇｅｎ，３０ｇＮｍ－２ａ－１）㊂结果表明：常绿阔叶林凋落叶和凋落枝分解率分别为４４．８４％和２１．９６％，均高于高山栎林的３５．９７％（凋落叶）和１７．５１％（凋落枝）；Ｎ沉降处理使得常绿阔叶林和高山栎林的凋落叶和凋落枝质量损失９５％的时间在对照（ＣＫ）的基础上均有一定程度的增加，其中以ＨＮ处理下最为显著；经过１年的分解，两种林型凋落叶㊁枝纤维素和木质素降解均受到Ｎ沉降的抑制作用；两种林型中凋落物质量残留率㊁纤维素和木质素残留率三者间呈极显著正相关㊂针对滇中亚高山区域范围内的两种地带性植被，凋落物分解对Ｎ沉降的响应方向主要取决于凋落物基质质量，其中尤以纤维素和木质素为重要影响因素㊂关键词：氮沉降；纤维素；木质素；凋落物分解；常绿阔叶林；高山栎林ＲｅｓｐｏｎｓｅｏｆｌｉｔｔｅｒｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆｚｏｎａｌｖｅｇｅｔａｔｉｏｎｔｏｓｉｍｕｌａｔｅｄｎｉｔｒｏｇｅｎｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｃｅｎｔｒａｌＹｕｎｎａｎ，ＣｈｉｎａＺＨＡＮＧＹｕｊｉａｎ，ＷＡＮＧＫｅｑｉｎ，ＳＯＮＧＹａｌｉ∗，ＺＨＥＮＧＸｉｎｇｒｕｉ，ＰＡＮＹｕ，ＳＵＭｅｎｇｂａｉ，ＬＩＸｉａｏｌｏｎｇＣｏｌｌｅｇｅｏｆＥｃｏｌｏｇｙａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，ＳｏｕｔｈｗｅｓｔＦｏｒｅｓｔｒｙＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｋｕｎｍｉｎｇ６５０２２４，ＣｈｉｎａＡｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｓｉｍｕｌａｔｅｄｎｉｔｒｏｇｅｎ（Ｎ）ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎｏｎｌｉｔｔｅｒｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎａｒｅｏｆｇｒｅａｔｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅｆｏｒｓｔｕｄｙｉｎｇｔｈｅｉｎｎｅｒｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｍａｔｅｒｉａｌｃｙｃｌｅｉｎｆｏｒｅｓｔｅｃｏｓｙｓｔｅｍｒｅｓｐｏｎｓｅｔｏａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃＮｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎａｎｄｃｏｐｉｎｇｗｉｔｈｔｈｅｇｌｏｂａｌｉｚａｔｉｏｎｏｆＮｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ．ＦｒｏｍＦｅｂｒｕａｒｙ２０１８ｔｏＪａｎｕａｒｙ２０１９，ａｆｉｅｌｄｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｏｆｓｉｍｕｌａｔｅｄＮｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎｗａｓｃｏｎｄｕｃｔｅｄｉｎｔｗｏｚｏｎａｌｖｅｇｅｔａｔｉｏｎ（Ｅｖｅｒｇｒｅｅｎｂｒｏａｄ⁃ｌｅａｆｆｏｒｅｓｔａｎｄＱｕｅｒｃｕｓｓｅｍｅｃａｒｐｉｆｏｌｉａｆｏｒｅｓｔ）ｉｎｃｅｎｔｒａｌＹｕｎｎａｎｐｒｏｖｉｎｃｅ．Ｔｈｅｌｉｔｔｅｒｂａｇｍｅｔｈｏｄｗａｓｕｓｅｄｆｏｒｔｈｅｌｉｔｔｅｒ（ｌｅａｆａｎｄｔｗｉｇ）ｉｎｓｉｔｕｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｉｎｔｗｏｆｏｒｅｓｔｔｙｐｅｓ．ＦｏｕｒｔｒｅａｔｍｅｎｔｌｅｖｅｌｓｏｆＮｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎｗｅｒｅａｐｐｌｉｅｄ，ｉ．ｅ．，ｃｏｎｔｒｏｌｃｈｅｃｋ（ＣＫ，０ｇＮｍ－２ａ－１），ｌｏｗｎｉｔｒｏｇｅｎ（ＬＮ，５ｇＮｍ－２ａ－１），ｍｅｄｉｕｍｎｉｔｒｏｇｅｎ（ＭＮ，１５ｇＮｍ－２ａ－１），ａｎｄｈｉｇｈｎｉｔｒｏｇｅｎ（ＨＮ，３０ｇＮｍ－２ａ－１）．ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｉｎｄｉｃａｔｅｄｔｈａｔｔｈｅｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｒａｔｅｓｏｆｌｅａｆａｎｄｔｗｉｇｉｎＥｖｅｒｇｒｅｅｎｂｒｏａｄ⁃ｌｅａｆｆｏｒｅｓｔｗｅｒｅ４４．８４％ａｎｄ２１．９６％，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ，ｗｈｉｃｈｗｅｒｅｈｉｇｈｅｒｔｈａｎ３５．９７％（ｌｅａｆ）ａｎｄ１７．５１％（ｔｗｉｇ）ｏｆＱｕｅｒｃｕｓｓｅｍｅｃａｒｐｉｆｏｌｉａｆｏｒｅｓｔ．ＵｎｄｅｒＮｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ，ｔｈｅｔｉｍｅｏｆ９５％ｍａｓｓｌｏｓｓ（Ｔ９５％）ｏｆｌｅａｆａｎｄｔｗｉｇｉｎｔｗｏｆｏｒｅｓｔｔｙｐｅｓｉｎｃｒｅａｓｅｄｔｏａｃｅｒｔａｉｎｅｘｔｅｎｔｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌ，ａｎｄｔｈｅｍｏｓｔｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｏｎｅｗａｓｉｎＨＮｔｒｅａｔｍｅｎｔ．Ａｆｔｅｒｏｎｅｙｅａｒᶄｓｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ，ｔｈｅｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎｏｆｃｅｌｌｕｌｏｓｅａｎｄｌｉｇｎｉｎｉｎｌｅａｆａｎｄｔｗｉｇｌｉｔｔｅｒｗｅｒｅｉｎｈｉｂｉｔｅｄｂｙＮｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ．Ｔｈｅｒｅｗａｓｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｐｏｓｉｔｉｖｅｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎａｍｏｎｇｌｉｔｔｅｒｍａｓｓｒｅｍａｉｎｉｎｇ，ｃｅｌｌｕｌｏｓｅａｎｄｌｉｇｎｉｎｒｅｍａｉｎｉｎｇｉｎｔｗｏｆｏｒｅｓｔｔｙｐｅｓ．ＡｓｆｏｒｔｈｅｔｗｏｚｏｎａｌｖｅｇｅｔａｔｉｏｎｉｎｃｅｎｔｒａｌＹｕｎｎａｎ，ｔｈｅｒｅｓｐｏｎｓｅｄｉｒｅｃｔｉｏｎｏｆｌｉｔｔｅｒｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｔｏＮｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎｍａｉｎｌｙｄｅｐｅｎｄｅｄｏｎｔｈｅｌｉｔｔｅｒｓｕｂｓｔｒａｔｅ，ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙｃｅｌｌｕｌｏｓｅａｎｄｌｉｇｎｉｎｗｅｒｅｉｍｐｏｒｔａｎｔｆａｃｔｏｒｓ．ＫｅｙＷｏｒｄｓ：ｎｉｔｒｏｇｅｎｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ；ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ；ｌｉｇｎｉｎ；ｌｉｔｔｅｒｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ；Ｅｖｅｒｇｒｅｅｎｂｒｏａｄ⁃ｌｅａｆｆｏｒｅｓｔ；Ｑｕｅｒｃｕｓｓｅｍｅｃａｒｐｉｆｏｌｉａｆｏｒｅｓｔ凋落物作为连接森林植被和土壤的重要组成部分，其分解过程是森林生态系统物质循环和能量流动的重要途径［１⁃２］，同时作为碳周转和养分循环的重要载体，该过程对于生态系统中碳和氮的有效性具有重要意义［２］㊂森林凋落物的分解包括凋落物的破碎㊁水溶性化合物的淋溶及有机物和矿质化合物的转化等过程［３］，其中纤维素和木质素作为凋落物中较难分解的组分，对凋落物分解过程中的动态特征具有重要作用［１，４］㊂氮（Ｎ）沉降的持续增加作为全球气候变化的一部分，已对陆地生态系统结构的平衡稳定和生物地球化学循环等造成重大影响［５⁃６］，同时引发森林多样性降低㊁森林土壤酸化㊁土壤养分失衡等一系列生态问题，最终致使森林衰退［７⁃８］㊂因此，国内外学者开始重视并相继开展了一系列模拟Ｎ沉降对森林凋落物分解特征影响的研究［３，９］，但由于研究地点㊁研究物种及实验周期等不同，导致Ｎ沉降对凋落物分解的研究出现了促进㊁抑制或无影响３种结果［１０⁃１２］㊂凋落物的分解是一个较为复杂的生态过程，生物因素和环境因素共同决定了其分解的快慢，而Ｎ沉降对其影响的内在机理还有待进一步揭示［１３］㊂目前，国外有关Ｎ沉降在凋落物方面的研究多倾向于外源Ｎ与外源ＣＯ２［１４］㊁硫（Ｓ）［１５］及降水［３］等对凋落物分解的交互作用及以植被细根分解为研究对象［１６⁃１８］方面，此外探究Ｎ沉降下影响凋落物分解的主要因素也是目前一个重要关注点，如Ｃｏｒｎｗｅｌｌ等［１９］采用元分析对全球范围的凋落物分解研究数据整合分析表明凋落物自身特性是凋落物分解的决定性因素；Ｃｈｅｎ等［２０］对亚热带两种森林凋落物研究也表明虽然外源Ｎ的添加可以影响凋落物的分解特征，但最终取决于凋落物的基质质量；而Ｚｈｕ等［２１］研究两种热带植被凋落物分解特征则发现Ｎ沉降主要通过增加凋落物中难分解成分（木质素等）的比例抑制凋落物的分解，进一步说明凋落物基质质量在其分解过程中的重要性㊂但多数研究均以探讨凋落叶分解的影响因素作为重点，而对凋落物中其他组分（如凋落枝）分解的影响及其与凋落叶间是否存在差异则关注较少，此外，有关Ｎ沉降的研究区域多集中于欧洲和北美等温带区域［２２］，研究对象又多以单一林分为主［１５］，而国内相关研究则多集中于低中海拔区域［３，６，２３］，针对亚热带滇中高海拔区域不同森林生态系统及不同器官凋落物分解特征对Ｎ沉降响应的研究则鲜有报道㊂滇中亚高山区域位于我国云贵高原㊁青藏高原和横断山地三大自然地理区域相结合的部位，植被以半湿性常绿阔叶林为主［２４］㊂本文以该区域常绿阔叶林（Ｅｖｅｒｇｒｅｅｎｂｒｏａｄ⁃ｌｅａｆｆｏｒｅｓｔ）和高山栎林（Ｑｕｅｒｃｕｓｓｅｍｅｃａｒｐｉｆｏｌｉａｆｏｒｅｓｔ）两种森林类型为研究对象，采用凋落物分解袋法，通过模拟Ｎ沉降和原位分解试验，研究Ｎ沉降如何对两种森林类型凋落物分解过程及纤维素和木质素降解特征产生影响，旨在为研究该区森林生态系统在Ｎ沉降持续增加和全球变化的背景下养分循环提供理论依据㊂１㊀研究材料与方法１．１㊀研究区概况研究区位于云南省玉溪市新平县磨盘山森林生态系统国家定位观测研究站（２３ʎ４６ᶄ１８ᵡ ２３ʎ５４ᶄ３４ᵡＮ，１０１ʎ１６ᶄ０６ᵡ １０１ʎ１６ᶄ１２ᵡＥ），海拔１２６０．０ ２６１４．４ｍ㊂该区位于云南亚热带北部气候与亚热带南部气候的过渡地区，具有典型山地气候特征㊂该区年均气温１５ħ，极端最高温为３３．０ħ，极端最低温为－２．２ħ，年均降水量为１０５０ｍｍ，降水主要集中在５ １０月㊂土壤以第三纪古红土发育的山地红壤和玄武岩红壤为主，高海拔地区有黄棕壤㊂该区以中山半湿性常绿阔叶林为主，森林覆盖率达８６％，分布有高等植物梭罗树（Ｒｅｅｖｅｓｉａ５７２８㊀２２期㊀㊀㊀张雨鉴㊀等：滇中亚高山地带性植被凋落物分解对模拟氮沉降的响应㊀ｐｕｂｅｓｃｅｎｓ）㊁楠木（Ｐｈｏｅｂｅｃｈｉｎｅｎｓｉｓ）㊁普洱茶（Ｃａｍｅｌｌｉａａｓｓａｍｉｃａ）㊁树蕨（Ａｒｔｈｒｏｐｔｅｒｉｓｐａｌｉｓｏｔｉｉ）等９８科１３７属３２４种㊂植被类型随海拔的升高呈明显的垂直分布特征，主要分布的森林类型为亚热带常绿阔叶林㊁亚热带中山针阔混交林㊁针叶林和高山矮林等，其中常绿阔叶林树种组成主要为米槠（Ｃａｓｔａｎｏｐｓｉｓｃａｒｌｅｓｉｉ）㊁光叶柯（Ｌｉｔｈｏｃａｒｐｕｓｍａｉｒｅｉ）㊁糙皮桦（Ｂｅｔｕｌａｕｔｉｌｉｓ）㊁马缨杜鹃（Ｒｈｏｄｏｄｅｎｄｒｏｎｄｅｌａｖａｙｉ）㊁牛筋条（Ｄｉｃｈｏｔｏｍａｎｔｈｅｓｔｒｉｓｔａｎｉｉｃａｒｐａ）等，其中约６０％为米槠㊂图１㊀酸性洗涤法流程Ｆｉｇ．１㊀Ｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｏｆａｃｉｄｄｅｔｅｒｇｅｎｔｆｉｂｅｒｍｅｔｈｏｄ１．２㊀研究方法１．２．１㊀试验设计２０１７年１１月分别收获常绿阔叶林和高山栎林林下新鲜凋落叶㊁凋落枝（根据自然条件下的凋落物枝的情况，收集样品包括不同大小和不同径级，但其中３ ５ｍｍ的枝占较大比例），同一林分的凋落物充分混匀，风干，分别准确称重叶和枝１０ｇ后装入大小为２０ｃｍˑ２０ｃｍ的分解袋（分解袋上下表面网孔孔径为１ｍｍˑ１ｍｍ）㊂２０１８年１月在磨盘山森林生态系统国家定位观测研究站区域内分别选取具有代表性的常绿阔叶林和高山栎林林分，各设置３个２０ｍˑ２０ｍ的样地，样地间设距离大于３ｍ的缓冲带㊂在每个样地中随机设置４个３ｍˑ３ｍ的小样方（即每种森林类型分别设置１２个小样方，用于４种Ｎ沉降水平处理，各处理共３个重复样方），样方之间距离大于１０ｍ㊂将前期准备好的凋落物袋均匀的摆放在各样方中，各样方凋落叶３６袋，凋落枝３６袋（各林分共计凋落叶４３２袋，凋落枝４３２袋），并对各样方中的凋落物喷施ＮＨ４ＮＯ３溶液（模拟Ｎ沉降）㊂参照氮饱和项目㊁北美哈佛林和我国华西雨屏区等对模拟Ｎ沉降处理的试验设置［２５⁃２８］，结合我国西南地区，如四川盆地西缘［２９］㊁昆明东郊［３０］及西双版纳［３１］等地的年Ｎ沉降量水平及该地区未来可能的Ｎ沉降趋势，本试验设定Ｎ沉降处理分４个水平：对照ＣＫ（Ｃｏｎｔｒｏｌｃｈｅｃｋ，０ｇＮｍ－２ａ－１）㊁低氮ＬＮ（Ｌｏｗｎｉｔｒｏｇｅｎ，５ｇＮｍ－２ａ－１）㊁中氮ＭＮ（Ｍｅｄｉｕｍｎｉｔｒｏｇｅｎ，１５ｇＮｍ－２ａ－１）和高氮ＨＮ（Ｈｉｇｈｎｉｔｒｏｇｅｎ，３０ｇＮｍ－２ａ－１），每个水平３个重复，对应３个重复样方㊂将１年的施用量均分成１２份，从２０１８年１月至２０１８年１２月，每月初按照上述４个水平对各样方进行定量模拟Ｎ沉降处理，对照组施相同量的水㊂除施氮水平不同外，其他措施保持一致㊂１．２．２㊀样品的采集与测定自２０１８年２月至２０１９年１月，于每月中旬对各林分４种处理样方中的凋落叶和凋落枝进行取样，每月各样方取凋落叶３袋㊁凋落枝３袋，每种Ｎ处理３次重复取样（对应３个重复样方），取样周期为１个月１次，试验共计１２次取样㊂取回分解袋后，清除侵入的根系㊁泥沙，烘干至恒重称量，用于计算质量残留率㊂将风干的凋落物样品经６５ħ烘干至恒重㊁粉碎并过１００目筛后供元素测定㊂凋落物中的碳含量采用重铬酸钾－外加热硫酸氧化法（ＬＹ／Ｔ１２３７ １９９９）测定；氮含量采用半微量凯氏定氮法（ＬＹ／Ｔ１２６９ １９９９）测定；木质素㊁纤维素采用酸性洗涤纤维法测定［３２］：植物样品经过酸性洗涤剂消解后，剩余的酸性洗涤纤维包括纤维素㊁木质素和硅酸盐；再经过７２％硫酸水解后纤维素被分解（得到纤维素含量），剩下木质素和硅酸盐；最后经过灰化分解木质素，剩下硅酸盐（得到木质素含量）㊂实验步骤如图１㊂１．２．３㊀数据处理凋落物质量残留率测定计算公式采用［３３］：Ｒ＝ＭｔＭ０ˑＫˑ１００％６７２８㊀生㊀态㊀学㊀报㊀㊀㊀４０卷㊀式中，Ｒ为凋落物质量残留率（％）；Ｋ为Ｍ０转化为干重的转换系数；Ｍｔ为凋落物ｔ时间烘干样品重量；Ｍ０为凋落物起始风干样品重量㊂对凋落物的质量损失进行Ｏｌｓｏｎ负指数衰减模型拟合［３４］：ｙ＝ａｅ－ｋｔ式中，ｙ为质量残留率（％）；ａ为拟合参数；ｋ为年分解系数（ｋｇｋｇ－１ａ－１）；ｔ为时间㊂凋落物分解５０％（Ｔ５０％）和９５％（Ｔ９５％）所需时间的计算方法为［３４］：Ｔ５０％＝－ｌｎ１－０．５０()／ｋＴ９５％＝－ｌｎ１－０．９５()／ｋ凋落物中的纤维素㊁木质素用酸性洗涤纤维法测定㊂各阶段凋落物纤维素残留率（ｌｉｇｎｉｎｒｅｍａｉｎ，ＬＲ）计算方法为［３３］：％ＬＲ＝ＣｔˑＭｔ()／Ｃ０ˑＭ０()ˑＫˑ１００式中，Ｃｔ为ｔ时间纤维素含量（ｍｇ／ｇ）；Ｍｔ为ｔ时间烘干样品重量；Ｃ０为初始纤维素含量（ｍｇ／ｇ）；Ｍ０为凋落物起始风干样品重量㊂木质素计算方法同纤维素㊂利用Ｅｘｃｅｌ２０１０和ＳＰＳＳ２２．０对数据进行整理和统计分析㊂采用单因素方差分析法（Ｏｎｅ⁃ｗａｙＡＮＯＶＡ）和最小显著差异法（ＬＳＤ）进行方差分析和多重比较（α＝０．０５），采用典型相关分析法进行相关性分析㊂利用Ｅｘｃｅｌ２０１０绘图，图中数据为平均值ʃ标准误差㊂本研究中两种林型凋落叶和凋落枝初始化学性质如表１㊂表１㊀两种林型凋落叶、枝初始化学性质（平均值ʃ标准误差，ｎ＝３）Ｔａｂｌｅ１㊀Ｉｎｉｔｉａｌｃｈｅｍｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｌｅａｆａｎｄｔｗｉｇｏｆｔｗｏｆｏｒｅｓｔｔｙｐｅｓ（ｍｅａｎʃＳＥ，ｎ＝３）森林类型Ｆｏｒｅｓｔｔｙｐｅ凋落物组分Ｌｉｔｔｅｒｃｏｍｐｏｎｅｎｔ纤维素Ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ／（ｍｇ／ｇ）木质素Ｌｉｇｎｉｎ／（ｍｇ／ｇ）碳Ｃ／（ｍｇ／ｇ）氮Ｎ／（ｍｇ／ｇ）碳氮比Ｃ／Ｎ常绿阔叶林（Ｃ）叶２３０．８ʃ４．６４２０．１ʃ１．２４５１．３ʃ２．２８．４ʃ０．５５３．７ʃ０．６Ｅｖｅｒｇｒｅｅｎｂｒｏａｄ⁃ｌｅａｆｆｏｒｅｓｔ枝３２１．１ʃ２．３４１１．２ʃ３．５４８３．２ʃ８．２４．２ʃ０．１１１５．０ʃ２．５高山栎林（Ｇ）叶２２０．３ʃ５．２４５１．９ʃ４．４４７２．５ʃ３．３７．２ʃ１．３６５．６ʃ１．５Ｑｕｅｒｃｕｓｓｅｍｅｃａｒｐｉｆｏｌｉａｆｏｒｅｓｔ枝３１０．４ʃ６．８４６３．６ʃ６．７４８１．２ʃ２．９３．９ʃ０．４１２３．４ʃ２．６２㊀结果与分析２．１㊀Ｎ沉降下两种林型凋落叶质量损失特征常绿阔叶林和高山栎林凋落叶质量均随分解时间的增加呈减小趋势（图２）㊂分解１年后质量残留率分别为（５５．１６ʃ０．７７）％和（６４．０３ʃ１．７２）％㊂通过Ｏｌｓｏｎ指数衰减模型模拟结果可知，常绿阔叶林凋落叶分解５０％和９５％所需时间分别为１．２９１㊁５．５７９年，高山栎林分别为１．７３３㊁７．４８９年（表２）㊂图２显示，常绿阔叶林凋落叶在分解４ １２月时，多个Ｎ沉降处理下的质量残留率显著高于对照（ＣＫ）（Ｐ＜０．０５）㊂在分解１年后ＬＮ㊁ＭＮ和ＨＮ各处理凋落叶质量残留率相对于ＣＫ分别提高了０．７５％㊁３．１５％和６．０３％㊂高山栎林凋落叶质量残留率在各分解阶段均表现为ＬＮ㊁ＭＮ和ＨＮ各处理高于ＣＫ，其中多以ＨＮ显著较高（图２）（Ｐ＜０．０５）㊂在分解１年后，高山栎林凋落叶质量残留率在ＬＮ㊁ＭＮ和ＨＮ各处理下较ＣＫ分别提高了３．５８％㊁１．５７％和６．３４％㊂各Ｎ沉降处理及对照凋落叶质量残留率均与分解时间呈极显著负指数关系（表２）（Ｐ＜０．０１）㊂根据Ｏｌｓｏｎ指数模型计算结果得常绿阔叶林凋落叶分解９５％所需时间在５．５７９年（ＣＫ）的基础上增加了０．７５４年（ＬＮ） ０．９３３年（ＨＮ）；而高山栎林凋落叶分解９５％所需时间则在７．４８９年（ＣＫ）的基础上增加了０．３５３年（ＭＮ） ０．９９７年（ＨＮ）㊂７７２８㊀２２期㊀㊀㊀张雨鉴㊀等：滇中亚高山地带性植被凋落物分解对模拟氮沉降的响应㊀图２㊀凋落叶分解过程中质量残留率变化（平均值ʃ标准误差，ｎ＝９）Ｆｉｇ．２㊀Ｖａｒｉａｔｉｏｎｏｆｍａｓｓｒｅｍａｉｎｉｎｇｄｕｒｉｎｇｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆｌｅａｆｌｉｔｔｅｒ（ｍｅａｎʃＳＥ，ｎ＝９）Ｃ：常绿阔叶林Ｅｖｅｒｇｒｅｅｎｂｒｏａｄ⁃ｌｅａｆｆｏｒｅｓｔ；Ｇ：高山栎林Ｑｕｅｒｃｕｓｓｅｍｅｃａｒｐｉｆｏｌｉａｆｏｒｅｓｔ．ＣＫ：对照Ｃｏｎｔｒｏｌｃｈｅｃｋ；ＬＮ：低氮Ｌｏｗｎｉｔｒｏｇｅｎ；ＭＮ：中氮Ｍｅｄｉｕｍｎｉｔｒｏｇｅｎ；ＨＮ：高氮Ｈｉｇｈｎｉｔｒｏｇｅｎ．各取样时间点上的ＬＮ㊁ＭＮ和ＨＮ表示该处理与对照（ＣＫ）差异显著（Ｐ＜０．０５）表２㊀凋落叶分解质量残留率随时间的指数回归方程Ｔａｂｌｅ２㊀Ｍｏｄｅｌｓ（ｙ＝ａｅ－ｋｔ）ｆｏｒｔｈｅｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｍａｓｓｒｅｍａｉｎｉｎｇ（ｙ，％）ｏｆｌｅａｆｌｉｔｔｅｒａｎｄｔｉｍｅ（ｔ，ａ）林分类型Ｆｏｒｅｓｔｔｙｐｅ氮处理Ｎｉｔｒｏｇｅｎｔｒｅａｔｍｅｎｔ回归方程Ｒｅｇｒｅｓｓｉｏｎｅｑｕａｔｉｏｎ决定系数ＤｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔＲ２分解系数Ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｋ／（ｋｇｋｇ－１ａ－１）分解５０％时间ＴｉｍｅｏｆｈａｌｆｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎＴ５０％／ａ分解９５％时间Ｔｉｍｅｏｆ９５％ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎＴ９５％／ａＣＣＫｙ＝８９．４７ｅ－０．５３７ｔ０．９６１∗∗０．５３７１．２９１５．５７９ＬＮｙ＝９１．２０ｅ－０．４７３ｔ０．９８６∗∗０．４７３１．４６５６．３３３ＭＮｙ＝９２．６１ｅ－０．４７０ｔ０．９６９∗∗０．４７０１．４７５６．３７４ＨＮｙ＝９４．１８ｅ－０．４６０ｔ０．９７８∗∗０．４６０１．５０７６．５１２ＧＣＫｙ＝９４．２８ｅ－０．４００ｔ０．９７６∗∗０．４００１．７３３７．４８９ＬＮｙ＝９７．０４ｅ－０．３６７ｔ０．９７５∗∗０．３６７１．８８９８．１６３ＭＮｙ＝９６．２７ｅ－０．３８２ｔ０．９７４∗∗０．３８２１．８１５７．８４２ＨＮｙ＝９９．５５ｅ－０．３５３ｔ０．９９３∗∗０．３５３１．９６４８．４８６㊀㊀Ｃ：常绿阔叶林Ｅｖｅｒｇｒｅｅｎｂｒｏａｄ⁃ｌｅａｆｆｏｒｅｓｔ；Ｇ：高山栎林Ｑｕｅｒｃｕｓｓｅｍｅｃａｒｐｉｆｏｌｉａｆｏｒｅｓｔ．ＣＫ：对照Ｃｏｎｔｒｏｌｃｈｅｃｋ；ＬＮ：低氮Ｌｏｗｎｉｔｒｏｇｅｎ；ＭＮ：中氮Ｍｅｄｉｕｍｎｉｔｒｏｇｅｎ；ＨＮ：高氮Ｈｉｇｈｎｉｔｒｏｇｅｎ．∗∗Ｐ＜０．０１８７２８㊀生㊀态㊀学㊀报㊀㊀㊀４０卷㊀２．２㊀Ｎ沉降下两种林型凋落枝质量损失特征常绿阔叶林和高山栎林凋落枝质量同样随分解时间的增加逐渐减小（图３），但与凋落叶相比，分解速率较缓慢（图２）㊂分解１年后常绿阔叶林凋落枝残留率为（７８．０６ʃ１．３６）％，高山栎林为（８２．４９ʃ０．６６）％㊂Ｏｌｓｏｎ指数衰减模型模拟结果显示常绿阔叶林凋落枝分解５０％和９５％所需时间分别约为３．８５１和１６．６４３年，高山栎林分别约为５．１３４㊁２２．１９１年（表３）㊂图３㊀凋落枝分解过程中质量残留率变化（平均值ʃ标准误差，ｎ＝９）Ｆｉｇ．３㊀Ｖａｒｉａｔｉｏｎｏｆｍａｓｓｒｅｍａｉｎｉｎｇｄｕｒｉｎｇｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆｔｗｉｇｌｉｔｔｅｒ（ｍｅａｎʃＳＥ，ｎ＝９）各取样时间点上的ＬＮ㊁ＭＮ和ＨＮ表示该处理与对照（ＣＫ）差异显著（Ｐ＜０．０５）表３㊀凋落枝分解质量残留率随时间的指数回归方程Ｔａｂｌｅ３㊀Ｍｏｄｅｌｓ（ｙ＝ａｅ－ｋｔ）ｆｏｒｔｈｅｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｍａｓｓｒｅｍａｉｎｉｎｇ（ｙ，％）ｏｆｔｗｉｇｌｉｔｔｅｒａｎｄｔｉｍｅ（ｔ，ａ）林分类型Ｆｏｒｅｓｔｔｙｐｅ氮处理Ｎｉｔｒｏｇｅｎｔｒｅａｔｍｅｎｔ回归方程Ｒｅｇｒｅｓｓｉｏｎｅｑｕａｔｉｏｎ决定系数ＤｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔＲ２分解系数Ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｋ／（ｋｇｋｇ－１ａ－１）分解５０％时间ＴｉｍｅｏｆｈａｌｆｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎＴ５０％／ａ分解９５％时间Ｔｉｍｅｏｆ９５％ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎＴ９５％／ａＣＣＫｙ＝９２．２１ｅ－０．１８０ｔ０．９６７∗∗０．１８０３．８５１１６．６４３ＬＮｙ＝９２．６４ｅ－０．１５９ｔ０．９９１∗∗０．１５９４．３５９１８．８４１ＭＮｙ＝９２．７９ｅ－０．１５７ｔ０．９８７∗∗０．１５７４．４１５１９．０８１ＨＮｙ＝９３．００ｅ－０．１５１ｔ０．９９７∗∗０．１５１４．５９０１９．８３９ＧＣＫｙ＝９３．３４ｅ－０．１３５ｔ０．９７０∗∗０．１３５５．１３４２２．１９１ＬＮｙ＝９３．７６ｅ－０．１２０ｔ０．９３３∗∗０．１２０５．７７６２４．９６４ＭＮｙ＝９４．１５ｅ－０．１０９ｔ０．９６３∗∗０．１０９６．３５９２７．４８４ＨＮｙ＝９４．８５ｅ－０．１０７ｔ０．９４４∗∗０．１０７６．４７８２７．９９７㊀㊀∗∗，Ｐ＜０．０１９７２８㊀２２期㊀㊀㊀张雨鉴㊀等：滇中亚高山地带性植被凋落物分解对模拟氮沉降的响应㊀０８２８㊀生㊀态㊀学㊀报㊀㊀㊀４０卷㊀图３显示，常绿阔叶林和高山栎林凋落枝在各分解阶段均表现为各Ｎ沉降处理下的质量残留率高于对照（ＣＫ）㊂分解１年后，常绿阔叶林中ＬＮ㊁ＭＮ和ＨＮ各处理凋落枝质量残留率相对于ＣＫ分别提高了１．５７％（ＬＮ） ２．１３％（ＨＮ）；高山栎则分别提高了１．４７％（ＬＮ） ３．３６％（ＨＮ）㊂各Ｎ沉降处理及对照凋落枝质量残留率与分解时间均呈极显著负指数关系（表３）（Ｐ＜０．０１）㊂Ｏｌｓｏｎ指数模型计算结果表明模拟Ｎ沉降使常绿阔叶林凋落枝分解９５％所需时间在ＣＫ（１６．６４３年）的基础上增加了２．１９８（ＬＮ）㊁２．４３８（ＭＮ）㊁３．１９６（ＨＮ）年；高山栎林则在ＣＫ（２２．１９１年）的基础上增加了２．７７３（ＬＮ）㊁５．２９３（ＭＮ）㊁５．８０６（ＨＮ）年㊂２．３㊀Ｎ沉降下两种林型凋落叶㊁枝纤维素和木质素分解特征常绿阔叶林和高山栎林凋落叶在分解过程中，其纤维素和木质素残留率总体趋势均表现为随分解时间增加而减少（图４）㊂其中常绿阔叶林在分解６ １２月中，凋落叶纤维素和木质素残留率在多个Ｎ沉降处理下显著高于对照（ＣＫ）（Ｐ＜０．０５）㊂分解１年后，常绿阔叶林凋落叶在ＣＫ㊁ＬＮ㊁ＭＮ和ＨＮ处理下纤维素和木质素残留率均表现为ＣＫ＜ＬＮ＜ＭＮ＜ＨＮ㊂图４显示，高山栎林凋落叶纤维素和木质素分别在３ １２月和７ １２月中，残留率在多个Ｎ沉降处理下显著高于对照（ＣＫ）（Ｐ＜０．０５）㊂分解１年后，高山栎林凋落叶在ＣＫ㊁ＬＮ㊁ＭＮ和ＨＮ处理下纤维素和木质素均表现为ＣＫ＜ＭＮ＜ＬＮ＜ＨＮ㊂常绿阔叶林凋落枝在分解过程中，其纤维素和木质素残留率总体趋势表现为随分解时间的增加而减少（图５）㊂其纤维素和木质素分别在５ １２月和４ １２月中，残留率在多个Ｎ沉降处理下显著高于对照（ＣＫ）（Ｐ＜０．０５）㊂在分解１年后常绿阔叶林凋落枝在ＣＫ㊁ＬＮ㊁ＭＮ和ＨＮ处理下纤维素残留率分别为ＣＫ＜ＬＮ＜ＭＮ＜ＨＮ；木质素残留率分别为ＣＫ＜ＭＮ＜ＬＮ＜ＨＮ㊂高山栎林凋落枝在分解过程中，其纤维素和木质素残留率总体趋势表现为８月前上下波动㊁８月后逐渐减少（图５）㊂在分解６ １２月中，高山栎林凋落枝纤维素和木质素残留率均在多个Ｎ沉降处理下显著高于对照（ＣＫ）（Ｐ＜０．０５）㊂在分解１年后高山栎林凋落枝在ＣＫ㊁ＬＮ㊁ＭＮ和ＨＮ处理下纤维素和木质素残留率均为ＣＫ＜ＬＮ＜ＭＮ＜ＨＮ㊂通过对凋落叶（枝）质量残留率与纤维素和木质素残留率进行典型相关分析，结果显示（表４），在常绿阔叶林中，凋落叶质量残留率与纤维素和木质素残留率㊁凋落枝质量残留率与纤维素残留率间呈极显著正相关关系（Ｐ＜０．０１）；除凋落叶木质素残留率与凋落枝纤维素残留率无明显相关关系外（Ｐ＞０．０５），其余各部分间均存在显著正相关关系（Ｐ＜０．０５）㊂表５显示，在高山栎林中，凋落叶质量残留率㊁纤维素残留率和木质素残留率三者间及凋落叶质量残留率与凋落枝质量残留率间均呈极显著正相关关系（Ｐ＜０．０１）；凋落枝质量残留率与凋落叶纤维素和木质素残留率呈显著正相关关系（Ｐ＜０．０５）；凋落叶和凋落枝纤维素残留率间呈显著正相关关系（Ｐ＜０．０５）；凋落枝质量残留率㊁纤维素和木质素残留率三者间呈显著正相关关系（Ｐ＜０．０５）㊂表４㊀常绿阔叶林凋落叶（枝）质量残留率与纤维素和木质素残留率的关系Ｔａｂｌｅ４㊀ＴｈｅｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｍａｓｓｒｅｍａｉｎｉｎｇｏｆｌｅａｆｏｒｔｗｉｇｌｉｔｔｅｒａｎｄｔｈｅｍａｓｓｒｅｍａｉｎｉｎｇｏｆｃｅｌｌｕｌｏｓｅａｎｄｌｉｇｎｉｎｉｎＥｖｅｒｇｒｅｅｎｂｒｏａｄ⁃ｌｅａｖｅｄｆｏｒｅｓｔ项目ＰｒｏｊｅｃｔＹＹＸＹＭＺＺＸＺＭＹ１０．９２９∗∗０．９２０∗∗０．９８２∗０．８５５∗０．７１６∗ＹＸ１０．８１０∗０．９２３∗０．７８２∗０．６９８∗ＹＭ１０．８８９∗０．６５７０．７３８∗Ｚ１０．８５７∗∗０．７６４∗ＺＸ１０．８０１∗ＺＭ１㊀㊀Ｙ：凋落叶残留率Ｔｈｅｍａｓｓｒｅｍａｉｎｉｎｇｏｆｌｅａｆｌｉｔｔｅｒ；ＹＸ：凋落叶纤维素残留率Ｔｈｅｃｅｌｌｕｌｏｓｅｒｅｍａｉｎｉｎｇｏｆｌｅａｆｌｉｔｔｅｒ；ＹＭ：凋落叶木质素残留率Ｔｈｅｌｉｇｎｉｎｒｅｍａｉｎｉｎｇｏｆｌｅａｆｌｉｔｔｅｒ；Ｚ：凋落枝质量残留率Ｔｈｅｍａｓｓｒｅｍａｉｎｉｎｇｏｆｔｗｉｇｌｉｔｔｅｒ；ＺＸ：凋落枝纤维素残留率Ｔｈｅｃｅｌｌｕｌｏｓｅｒｅｍａｉｎｉｎｇｏｆｔｗｉｇｌｉｔｔｅｒ；ＺＭ：凋落枝木质素残留率Ｔｈｅｌｉｇｎｉｎｒｅｍａｉｎｉｎｇｏｆｔｗｉｇｌｉｔｔｅｒ；∗∗，Ｐ＜０．０１；∗，Ｐ＜０．０５图４㊀凋落叶分解过程中纤维素和木质素残留率变化（平均值ʃ标准误差，ｎ＝３）Ｆｉｇ．４㊀Ｖａｒｉａｔｉｏｎｓｏｆｍａｓｓｒｅｍａｉｎｉｎｇｏｆｃｅｌｌｕｌｏｓｅａｎｄｌｉｇｎｉｎｏｆｌｅａｆｌｉｔｔｅｒｄｕｒｉｎｇｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ（ｍｅａｎʃＳＥ，ｎ＝３）各取样时间点上的ＬＮ㊁ＭＮ和ＨＮ表示该处理与对照（ＣＫ）差异显著（Ｐ＜０．０５）１８２８㊀２２期㊀㊀㊀张雨鉴㊀等：滇中亚高山地带性植被凋落物分解对模拟氮沉降的响应㊀２８２８㊀生㊀态㊀学㊀报㊀㊀㊀４０卷㊀图５㊀凋落枝分解过程中纤维素和木质素残留率变化（平均值ʃ标准误差，ｎ＝３）Ｆｉｇ．５㊀Ｖａｒｉａｔｉｏｎｓｏｆｍａｓｓｒｅｍａｉｎｉｎｇｏｆｃｅｌｌｕｌｏｓｅａｎｄｌｉｇｎｉｎｏｆｔｗｉｇｌｉｔｔｅｒｄｕｒｉｎｇｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ（ｍｅａｎʃＳＥ，ｎ＝３）各取样时间点上的ＬＮ㊁ＭＮ和ＨＮ表示该处理与对照（ＣＫ）差异显著（Ｐ＜０．０５）表５㊀高山栎林凋落叶（枝）质量残留率与纤维素和木质素残留率的关系Ｔａｂｌｅ５㊀ＴｈｅｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｍａｓｓｒｅｍａｉｎｉｎｇｏｆｌｅａｆｏｒｔｗｉｇｌｉｔｔｅｒａｎｄｔｈｅｍａｓｓｒｅｍａｉｎｉｎｇｏｆｃｅｌｌｕｌｏｓｅａｎｄｌｉｇｎｉｎｉｎＱｕｅｒｃｕｓｓｅｍｅｃａｒｐｉｆｏｌｉａｆｏｒｅｓｔ项目ＰｒｏｊｅｃｔＹＹＸＹＭＺＺＸＺＭＹ１０．９５８∗∗０．９３４∗∗０．９５１∗∗０．６８４０．３８９ＹＸ１０．９３２∗∗０．９０９∗０．７１３∗０．４４９ＹＭ１０．８５４∗０．７３４０．４９２Ｚ１０．６８２∗０．７５２∗ＺＸ１０．４４６∗ＺＭ１㊀㊀∗∗，Ｐ＜０．０１；∗，Ｐ＜０．０５３㊀讨论３．１㊀两种林型凋落叶㊁枝分解特征对模拟Ｎ沉降的响应凋落物分解速率受凋落物基质质量㊁分解阶段㊁气候条件㊁养分循环和分解者群落结构和组成的影响［３５］，其中凋落物基质质量起主导作用［１９］㊂在全球和区域尺度上，气候条件对生态系统分布格局及凋落物的产量和质量有显著影响，并对凋落物的分解动态有间接调控的作用［３６］㊂本研究中，处于亚热带的常绿阔叶林和高山栎林凋落叶年分解率分别为４４．８４％和３５．９７％，高于温带森林的２０％ ３０％［３７］，低于热带的４７％ ９４％［３７］，而与亚热带常绿阔叶林的３３．６％ ４５．３％［２３，３３］相近，基本呈现出分解速率与气候因素相关的规律㊂在特定气候区域内，凋落物基质质量是影响凋落物分解的主导因素［３８］，其中，凋落物Ｃ／Ｎ和木质素尤为重要［３９］㊂本研究中，高山栎林凋落叶㊁枝分解率均小于常绿阔叶林，其中以凋落叶较为显著，这可能是因为本研究中常绿阔叶林凋落叶的初始Ｃ／Ｎ（５３．７）明显低于高山栎凋落叶的Ｃ／Ｎ（６５．６）㊂相关研究表明，凋落物Ｎ含量越高，Ｃ／Ｎ则越低，耐分解化合物（木质素等）则越少，从而凋落物分解则越快［３６，４０］㊂本研究两种林型凋落物在分解１年后凋落叶质量残留率（５５．１６％ ６４．０３％）均明显低于凋落枝（７８．０４％ ８２．４９％）㊂向元彬等先后对华西雨屏区巨桉（Ｅｕｃａｌｙｐｔｕｓｇｒａｎｄｉｓ）人工林［４１］和常绿阔叶林［３］的研究均得出类似结果；李雪峰等［４２］通过对长白山次生针阔混交林研究发现，凋落物分解速率与凋落物初始Ｎ含量和Ｃ／Ｎ呈显著相关关系㊂本研究中，常绿阔叶林和高山栎林凋落叶初始Ｎ含量分别是凋落枝的２．０倍和１．８倍，Ｃ／Ｎ则表现为凋落叶明显低于凋落枝，高Ｎ㊁低Ｃ／Ｎ可能是该区域两种林型凋落叶分解速率较快的原因［８］，此外，本研究中两种林型凋落枝纤维素和木质素较凋落叶高也可能是导致分解率差异较大的重要原因［４３］㊂大气Ｎ沉降使土壤Ｎ含量增加，促进植物吸收，进而引起凋落物Ｎ含量及其他元素含量的变化，最终影响凋落物分解［２３］㊂本研究中常绿阔叶林和高山栎林凋落叶㊁枝在经过１年分解后，对照（ＣＫ）分解率均呈现出高于其余三种Ｎ沉降处理（ＬＮ㊁ＭＮ和ＨＮ），其中尤以ＨＮ显著较低，表明Ｎ沉降抑制了凋落物的分解㊂这与莫江明等［４４］研究鼎湖山主要森林植被（季风常绿阔叶林）凋落物分解和韩雪等［４５］模拟Ｎ沉降对温带森林（辽东栎林）凋落物分解影响所得结果一致㊂本研究中，Ｎ沉降处理使得常绿阔叶林和高山栎林凋落叶和凋落枝质量损失５０％和９５％的时间均在对照（ＣＫ）的基础上有不同程度的增加㊂Ｎ沉降抑制凋落物分解可能与凋落物纤维素和木质素降解受抑制有关㊂Ｎ沉降的增加可能改变土壤环境，使得微生物群落结构由真菌为主体逐渐转变为细菌为主体［４６］，而真菌（菌根真菌为主）被认为在凋落物分解过程中与产生木质素降解酶有关［４７］，从而使得降解木质素的微生物数量减少，进而抑制木质素降解，王万才等［４８］研究也得出Ｎ沉降可能通过影响生态系统的营养平衡，阻碍调控凋落物分解的胞外酶活性及增加纤维素和木质素含量来抑制凋落物分解；另一方面，外源Ｎ的增加会使得Ｎ素与凋落物中木质素及其在降解过程中产生的中间产物相结合，从而使得Ｎ素富集并积累，导致木质素降解受阻，从而降低了凋落物的分解率［４９⁃５０］㊂Ｋｎｏｒｒ等［５１］整合研究了全球尺度下模拟Ｎ沉降对凋落叶分解影响，结果表明Ｎ沉降整体上会促进Ｎ含量高㊁木质素／Ｎ低的凋落物分解，３８２８㊀２２期㊀㊀㊀张雨鉴㊀等：滇中亚高山地带性植被凋落物分解对模拟氮沉降的响应㊀４８２８㊀生㊀态㊀学㊀报㊀㊀㊀４０卷㊀而抑制Ｎ含量低或木质素含量高的凋落物分解㊂本研究中两种林型凋落叶㊁枝木质素和纤维素含量较高，二者占凋落物质量的５０％以上，因此，上述研究所得出的规律与本研究中两种森林凋落物分解对Ｎ沉降的响应规律一致㊂３．２㊀两种林型凋落叶㊁枝纤维素和木质素降解对模拟Ｎ沉降的响应凋落物中的纤维素结构简单，降解较快，而木质素作为凋落物中最难分解的复合物，结构复杂且稳定，降解相对较慢［５２］㊂本研究显示，常绿阔叶林和高山栎林凋落叶㊁枝在分解后期，Ｎ沉降处理的纤维素和木质素质量残留率大多显著高于对照（ＣＫ），表明该区域凋落物纤维素和木质素的降解受到Ｎ沉降的抑制作用㊂以往的许多研究结果也表明，Ｎ沉降处理在凋落物分解后期常会抑制木质素的降解［２３，４４，５１］㊂目前，一般认为造成该结果的原因分为以下几方面：一是外源Ｎ以铵盐㊁硝酸盐的形式与木质素及酚类等降解中间产物相结合形成高度聚合的芳香族化合物质，使得Ｎ素富集并积累，从而抑制木质素降解［４８］；二是外源Ｎ通过减少氧化酶的基因表达量进而抑制木质素降解酶的活性，抑制木质素降解［３３，５３］；三是Ｎ沉降可能改变土壤环境，使得微生物群落结构发生改变，从而使得降解木质素的微生物数量减少，进而抑制木质素降解，而与生物群落则无明显关系［５４］㊂此外，凋落物中由于木质素聚合体对纤维素的保护作用，导致木质素降解在受到抑制的同时，纤维素的降解也受到了阻碍，从而在对Ｎ沉降的响应时表现出与木质素大体一致的变化规律［２３］㊂本研究针对纤维素和木质素残留率所做的典型相关性分析结果也表明二者间存在极为密切的联系㊂凋落物分解对Ｎ沉降的响应除了本研究所得结果外，也有相关研究表明Ｎ沉降中外源Ｎ的增加解除了微生物受Ｎ的限制作用，增加了微生物对Ｃ的需求，促进了木质素和纤维素的降解，从而使得凋落物分解加快［５５］㊂李仁洪等［８］模拟Ｎ沉降对华西雨屏区慈竹（Ｂａｍｂｕｓａｅｍｅｉｅｎｓｉｓ）凋落物分解的影响研究发现，总体上Ｎ沉降对慈竹叶㊁箨和枝的分解均具有促进作用㊂但也有相关研究表明，Ｎ沉降只对凋落物分解前期起促进作用，而在分解后期依然受到抑制，如Ｓａｒａｈ等［５６］对北美针栎（Ｑｕｅｒｃｕｓｅｌｌｉｐｓｏｉｄａｌｉｓ）和北美乔松（Ｐｉｎｕｓｓｔｒｏｂｕｓ）的研究发现在凋落物分解前期，外源有机Ｎ和无机Ｎ均加速了凋落物分解，而在分解后期则减缓了分解速率㊂此外，Ｎ沉降对凋落物分解也存在无影响的情况，Ｈｏｂｂｉｅ［５７］认为外源Ｎ在对凋落物易分解部分的加速作用被其对木质素降解的抑制作用所抵消时，Ｎ沉降对凋落物分解无明显影响㊂目前，由于大气Ｎ沉降的持续性和不可控性，其对森林生态系统结构和功能的影响必然长期且复杂㊂因此，在全球气候变化的背景下，Ｎ沉降持续增加对凋落分解及其纤维素和木质素的影响趋势和作用机理仍待进一步研究㊂４㊀结论（１）Ｎ沉降的持续增加显著影响了常绿阔叶林和高山栎林凋落叶的分解过程，在１年的分解实验中，模拟Ｎ沉降对两种林型的凋落叶和凋落枝的分解均为抑制作用；（２）Ｎ沉降处理使得常绿阔叶林凋落物（叶和枝）质量损失９５％的时间在对照（５．５８㊁１６．６４年）的基础上分别增加了０．７５（ＬＮ）㊁０．８０（ＭＮ）㊁０．９３（ＨＮ）和２．２０（ＬＮ）㊁２．４４（ＭＮ）㊁３．２０（ＨＮ）年；高山栎林凋落物（叶和枝）质量损失９５％的时间在对照（７．４９㊁２２．１９年）的基础上分别增加了０．６７（ＬＮ）㊁０．３５（ＭＮ）㊁１．００（ＨＮ）和２．７７（ＬＮ）㊁５．２９（ＭＮ）㊁５．８１（ＨＮ）年；（３）Ｎ沉降的持续增加抑制两种林型凋落物分解的原因在于外源Ｎ增加抑制了凋落物中纤维素和木质素的降解㊂参考文献（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ）：［１］㊀陈立新，姜一，段文标，步凡，孙双红，李帆帆，徐一凡．红松混交林凋落物氮储量及分解释放对土壤氮的影响．生态学杂志，２０１５，３４（１）：１１４⁃１２１．［２］㊀肖春旺，杨帆，柳隽瑶，周勇，苏佳琦，梁韵，裴智琴．陆地生态系统地下碳输入与输出过程研究进展．植物学报，２０１７，５２（５）：６５２⁃６６８．［３］㊀向元彬，周世兴，肖永翔，胡庭兴，涂利华，黄从德，高保丹．模拟氮沉降和降雨对华西雨屏区常绿阔叶林凋落物分解的影响．生态学。
模拟酸雨对红壤重金属元素释放的影响研究
模拟酸雨对红壤重金属元素释放的影响研究许中坚;刘广深【期刊名称】《水土保持学报》【年(卷),期】2005(19)5【摘要】经过9 15010 650 mm的模拟酸雨淋溶以后,与对照相比,pH4.5的酸雨使红壤Cr累积释放量增加4.02%-88.54%,Co增加-2.35%56.14%,Ni增加5.82%79.53%,Cu增加-3.45%82.23%,Cd增加4.87%83.14%,Pb增加10.64%99.19%;pH3.5的酸雨使Cr累积释放量增加6.72%308.42%,Co增加14.17%134.81%,Ni增加10.06%140.32%,Cu增加-3.11%258.89%,Cd增加8.44%630.84%,Pb增加17.02%483.15%。
几种重金属元素释放对酸雨的敏感性依次是:Pb和Cd释放对酸雨较敏感,其次为Cr和Cu,而Ni和Co的释放对酸雨较不敏感。
红壤中Cr,Co,Ni,Cu,Cd,Pb累积释放量差别较大,但不同土壤之间其分布表现出基本一致的特点,释放量大小依次是:Pb>Co>Ni>Cu>Cr>Cd。
红壤中Cr,Co,Ni,Cu,Cd,Pb的累积释放量(Q)随淋溶量(H)的变化符合二次模型。
【总页数】5页(P89-93)【关键词】模拟酸雨;红壤;重金属;释放【作者】许中坚;刘广深【作者单位】湖南科技大学化学化工学院;浙江大学环境科学研究所【正文语种】中文【中图分类】X517;S151.9【相关文献】1.高强度模拟酸雨量对珠三角地区潮土中重金属元素释放的影响 [J], 李展强;杨晓艳;莫书伟;陈福强2.模拟酸雨对红壤中铬释放的影响研究 [J], 许中坚;李方文;刘广深;刘维屏3.模拟酸雨影响下红壤中钴的释放行为研究 [J], 许中坚;刘广深;刘维屏4.模拟酸雨对砖红壤盐基离子迁移和释放的影响 [J], 凌大炯;章家恩;黄倩春;韩维栋;欧阳颖5.模拟酸雨对红壤稀土元素释放的影响研究 [J], 许中坚;张华;史红文;刘广深因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
2011年国家自然基金获得者名录——北京师范大学
结核分枝杆菌中Pup-蛋白酶体系统对毒素-抗毒素系统功能的调控 张俊杰 北京师范大学 62 基于click化学的新型99mTc标记葡萄糖类似物肿瘤分子探针的设计与合成 张俊波 北京师范大学 60 青少年网络成瘾的形成与戒断的脑机制研究 张锦涛 北京师范大学 23 植物群落物种功能多样性分析方法与应用研究 张金屯 北京师范大学 57 生物多样性的维持机制 张大勇 北京师范大学 600 沙区道路防护体系“前沿栅栏沙垄”发育模式、表面过程及其对防护体系的工程影响 北京师范大学 85 张春来 动物听觉核团及其端脑皮质神经发生的比较研究 曾少举 北京师范大学 65 化学镀法合成金属包覆的介孔碳及其在择形催化中的应用 岳文博 北京师范大学 30 新Besov型和Triebel-Lizorkin型函数空间理论 袁文 北京师范大学 22 大学生毕业前后生涯适应的追踪、Agent模拟和干预研究 于海波 北京师范大学 43 城市绿地系统连接度模拟与生态风险防范研究 于德永 北京师范大学 65 公共支出间横向影响及支出责任纵向划分：基于中国市县级数据的研究 尹恒 北京师范大学 44 益生元对铁质吸收的效应 - 生物利用率与调节机制 杨志江 北京师范大学-香港浸会大学联合国际学院 42 流域水环境、水生态与综合管理 杨志峰 北京师范大学 600 第18届国际生态模拟学会双年会：全球变化及人类与自然耦合系统生态模拟国际会议 北京师范大学 6 杨志峰 北京师范大学地理学基地 杨胜天 北京师范大学 400 纠缠光的存储与提取及相关物理问题的研究 杨国建 北京师范大学 60 相关于算子的Orlicz-型函数空间的实变理论 杨大春 北京师范大学 45 基于心脏磁共振成像的右心室修复手术数值模拟与优化设计及其软件实现 杨淳 北京师范大学 45 收入分配、财富积累和财政政策效应的计算模型 杨澄宇 北京师范大学 42 青海共和盆地风水交互过程的观测与模拟 严平 北京师范大学 85 熟能生巧：记忆练习效应的神经机制及应用 薛贵 北京师范大学 280 区域内城乡一体化义务教育发展路线图研究 薛二勇 北京师范大学 19 面向创新型人才的心理学本科实验/实践教学条件的建设 许燕 北京师范大学 200 技术进步、职业结构变迁及其对我国城镇地区收入差距的影响 邢春冰 北京师范大学 21 强激光-等离子体作用下粒子加速及其PIC模拟改进 谢柏松 北京师范大学 55 集成时间序列多源遥感数据的叶面积指数反演方法研究 肖志强 北京师范大学 65 S100A7促进肺癌细胞生长的胞外作用及其与RAGE的相关性研究 肖雪媛 北京师范大学 63 金属-氧化物界面电子输运理论研究 夏钶 北京师范大学 65 盘B样条和球B样条造型的理论及其应用 武仲科 北京师范大学 60
缙云山常绿阔叶林土壤呼吸对模拟氮沉降的响应
Ｊ ａ ｎ ． ， ２ ０ 对模 拟氮沉 降 的响应
孙 素琪 王 玉 杰 王 云 琦 张 会 兰 李 云 霞
于 雷 胡 波 刘 婕
（ １ ． 北 京林 业 大 学 水 土 保 持 学 院 水 土 保 持 与 荒 漠 化 防 治 教 育 都 重 点 实 验 室 北 京 １ ０ ０ ０ ８ ３；
ａ ） 和高 氮 （ Ｔ 。 。 ， １ ５ ０ ｋ ｇ Ｎ． ｈ ｍ～ａ ） ４个 氮 沉 降 处 理 ， 研究 重庆缙云山常绿 阔叶林土壤 呼吸对模 拟氮沉降 的响应 。
结果表 明：Ｃ Ｋ， Ｔ Ｔ 。 。 。 和Ｔ １ ５ ｏ 氮沉降处理 的土 壤呼 吸速率 分别 为 （ ４ ． ３ １±１ ． １ ４） ， （ ３ ． ４ ２± ０ ． ７ ４ ） ， （ ２ ． ８ １± ０ ． ３ ８ ） 和
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｔｈ ｅ ｒ ｅ ｓ ｐ ｏ ｎ ｓ ｅ ｓ ｏ ｆ ｓ ｏ ｉ ｌ ｒ ｅ ｓ ｐ ｉ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｔ ｏ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｅ ｄ ｎ ｉ ｔ ｒ ｏ ｇ ｅ ｎ ｄ ｅ ｐ ｏ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｗｅ ｒ ｅ ｉ ｎ ｖ ｅ ｓ ｔ ｉ ｇ ａ ｔ ｅ ｄ ｔ ｈ ｒ ｏ ｕ ｇ ｈ ｉ ｎ— ｓ ｕ ｉ ｔ ｓ ｐ ｒ ａ ｙ
北京 １ ｏ ｏ １ ２ ｏ） ２ ． 江 河 水 利 水 电咨 询 中心
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摘
要： 通 过原位喷施 ， 设置对照 （ ｃ Ｋ， ０ ｋ ｇ Ｎ・ ｈ ｍ～ａ ） 、 低 氮（ Ｔ 。 ， ５ ０ ｋ ｇ Ｎ・ ｈ ｍ～ａ Ｉ １ ） 、 中氮（ Ｔ ｏ ｏ ， １ ０ ０ ｋ ｇ Ｎ・ ｈ ｍ
第５ ０卷 第 １ 期
２ ０ １ ４年 １ 月
2005至2013年建筑热环境(E080301)学科领域国家自然科学基金中标项目(121项)
田喆 负责人 田喆 龙恩深 刘乃玲 刘念雄 龚延风 徐新华 孟庆林 张泠 李念平 姚杨 张宝刚 端木琳 赵敬源 高岩 狄彦强 李国建 张卫华 王昕 兰丽 秦孟昊
天津大学 依托单位 天津大学 四川大学 山东建筑大学 清华大学 南京工业大学 华中科技大学 华南理工大学 湖南大学 湖南大学 哈尔滨工业大学 大连理工大学 大连理工大学 长安大学 北京建筑工程学院 中国建筑科学研究院 浙江理工大学 西安建筑科技大学 上海理工大学 上海交通大学 南京大学
51208059/E080301 批准号/代码 51208059/E080301 51208265/E080301 51278419/E080301 51278142/E080301 51208527/E080301 51208221/E080301 51278506/E080301 51278311/E080301 51278077/E080301 51208192/E080301 51208363/E080301 51278094/E080301 51268020/E080301 51178482/E080301 [文] 51178481/E080301 [文] 51178466/E080301 [文] 51178442/E080301 [文] 51178407/E080301 [文] 51178375/E080301 [文] 51178374/E080301 [文]
25 批准经费 25 25 80 76 25 25 80 80 80 25 25 78 50 60 60 60 60 55 60 60
201301-201512 起始时间 201301-201512 201301-201512 201301-201612 201301-201612 201301-201512 201301-201512 201301-201612 201301-201612 201301-201612 201301-201512 201301-201512 201301-201612 201301-201612 201201-201512 201201-201512 201201-201512 201201-201512 201201-201512 201201-201512 201201-201512 面上项目 面上项目 面上项目 面上项目 面上项目 面上项目 面上项目 所属基金
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第26卷第6期2006年6月
生 态 学 报
ACTAECOLOGICASINICAVol.26,No.6
Jun.,2006
大气氮沉降对阔叶林红壤淋溶水化学模拟研究孙本华1,2,胡正义2,3,吕家珑1,周丽娜2,徐成凯2(11西北农林科技大学资源环境学院,陕西杨凌 712100;21中国科学院南京土壤研究所
土壤与农业可持续发展国家重点实验室,江苏南京 210008
)
基金项目:国家973资助项目(G1999011805);中国科学院知识创新工程领域前沿资助项目(ISSASIP0205);土壤与农业可持续发展国家重点实验室和教育部留学回国基金联合资助项目收稿日期:2005209212;修订日期:2006204207
作者简介:孙本华(1972～)男,江苏金湖人,博士生,主要从事土壤化学以及环境科学研究.E2mail:sunbenhua@126.com
3通讯作者Correspondingauthor.E2mail:zhyhu@issas.ac.cn
Foundationitem:TheprojectwassupportedbynationalkeybasicresearchsupportfoundationofChina(973project)(No.G1999011805),fieldfrontiersprojectoftheprogramofinnovativeengineeringofCAS(No.ISSASIP0205),theopeningfoundationofthestatekeylaboratoryofsoilandagriculturesustainabledevelopment,thescientificresearchfoundationforthereturnedoverseasChinesescholars,StateEducationMinistryofChinaReceiveddate:2005209212;Accepteddate:2006204207Biography:SUNBen2Hua,Ph.D.candidate,mainlyengagedinsoilchemistryandenvironmentalscience.E2mail:sunbenhua@126.com
摘要:在氮饱和的森林生态系统中,氮沉降的增加将导致NO-3淋溶的增加及土壤酸度的提高,从而影响土壤质量及林业的可持续发展。然而,大气氮沉降对我国南方红壤地区森林生态系统中土壤的影响研究还很少,尤其是氮沉降引起的土壤淋溶液化学组成方面。研究中,以中国科学院红壤生态实验站林草生态试验区阔叶林红壤为对象,在恒温(20℃)条件下,通过土壤淋洗柱(直径10cm、高60cm)进行了8个月间隙性淋溶试验,来模拟研究不同氮输入量(0、718、26mg月-1・柱-1和52mg月-1柱-1)对阔
叶林红壤NO-3、NH+4、SO2-4、H+和土壤盐基离子(Ca2+、Mg2+、K+和Na
+)的淋溶和土壤酸度的影响。结果表明,随氮输入量增
加,淋溶液中NO-3、EC、H+和总盐基离子逐渐增加,但淋溶液中无NH+4。不同氮处理时,土壤有机氮总表观矿化量分别为18916、26319、37218mg月-1・柱-1与55412mg柱-1,氮输入明显促进了土壤有机氮的矿化,且土壤有机氮的表观矿化量与氮输入量间呈正线性相关(R2=0199733)。无氮(0mg月-1柱-1)、低氮(718mg月-1柱-1)、中氮(26mg月-1柱-1)和高氮(52mg月-1柱-1)输入处理下,土壤交换态盐基淋溶总量分别占土壤交换性盐基总量的1316、1814、2717%和4811%。不同的盐基离子对氮
输入的反应不同,Ca2+和Mg2+淋溶量随氮输入量的增加而增加,对Na+和K+则无明显影响。土壤交换态离子中随淋洗液输出最多的为Ca
2+(无氮、低氮、中氮和高氮输入处理的土壤交换态输出量占土壤交换态的比例分别为2216、3114、4617%和
8215%),其次为Na+(无氮、低氮、中氮和高氮输入处理的土壤交换态输出量占土壤交换态的比例分别为1610、1017、1716%和
2613%),最少的为Mg2+(无氮、低氮、中氮和高氮输入处理的土壤交换态输出量占土壤交换态的比例分别为510、619、1111%和1619%),几乎没有土壤交换性K+输出。与对照相比,有氮处理后土壤中硫酸根离子的淋失量明显减少(p<0105)。表层土壤
pH值随氮输入量的增加而显著下降,各处理间差异极显著(p<0101)。可见,大气氮沉降的增加将加速阔叶林红壤的养分淋失和土壤酸化的程度。关键词:阔叶林;红壤;大气氮沉降;盐基离子;养分淋溶;土壤酸化文章编号:100020933(2006)0621872210 中图分类号:Q948.1,S153.5,S718.5 文献标识码:A
Theleachingsolutionchemistryofabroad-leavedforestredsoilundersimulatedNdepositioninSouthernChinaSUNBen2Hua1,2,HUZheng2Yi2,3,LΒJia2Long1,ZHOULi2Na2,XUCheng2Kai2
(1.CollegeofResourcesandEnvironment,
NorthwestSci2TechUniversityofAgricultureandForestry,Yangling,Shaanxi712100,China;2.TheStateKeyLaboratoryofSoilandAgricultureSustainableDevelopment,NanjingInstituteofSoilScience,ChineseAcademyofSciences,Nanjing,Jiangsu,210008,China).ActaEcologicaSinica,2006,26(6):1872～1881.Abstract:Innitrogen(N)saturatedforestecosystems,NdepositionhasbeenshowntoincreaseNO-3lossandsoilacidity.Thisreducessoilqualityandfurtherinfluencesthesustainabledevelopmentoftheforest.However,theeffectsofNdepositiononforestecosystemsintheredsoilregionofsouthernChinaarenotwellunderstood,especiallytheresponseofsoilleachingsolutionchemistrytoNdeposition.Inthisstudy,asoilcolumnexperimentwasconductedtoinvestigatetheeffectsofNdepositiononsoilleachingsolutionchemistryforeightmonthsat20℃.Thesoilcolumn(10cmdiameterand60cmhigh)wasfilledwithsoilcollectedfromabroad-leavedforestattheRedSoilEcologicalExperimentStation,JiangxiProvince.ThesimulatedNdepositionrateswere0(control),718,26and52mgNmonth-1col-1.TheconcentrationsofNO-3,NH+4,SO2-4,H+,Ca2+,Mg2+,K+andNa+intheleachateweremeasuredandbasicsoilphysicalandchemicalpropertieswerealsodetermined.ResultsshowedthatNO-3,H+,exchangeablebasecations(Ca2+,Mg2+,K+andNa+),andECintheleachateincreasedassimulatedN
depositionratesincreased,butnoNH+4wasdetectedintheleachateofanytreatment.NetmineralizedsoilNincreasedfrom18916mgN・col-1inthecontroltreatmentto55412mgN・col-1inthe52mgN・month-1・col-1treatment.NinputsignificantlyacceleratedthemineralizationofsoilorganicN,andapositivelinearrelationshipexistedbetweentheapparentmineralizationrateofsoilorganicNandNinput(R2=0199733).Thepercentagesoftotalexchangeablebasecationsleachedfromthesoiltototalexchangeablebasecationsincreasedfrom1316%inthecontroltreatmentto1814,2717%and4811%inthe718,26and52mgN・month-1・col-1treatmentsrespectively.ExchangeablebasecationsrespondeddifferentlytoNdeposition.Ca2+andMg2+
leachinglossesincreasedasNdepositionincreased,butNdepositionhadnoeffectontheleachingofK+andNa+.ThepercentageofexchangeableCa2+leachedfromthecolumnsincreasedfrom2216%inthecontroltreatmentto3114,4617%and8215%inthe718,26and52mgN・month-1col-1treatments.SimilarlythepercentageofexchangeableMg2+leachedfromthecolumnsincreasedfrom510%inthecontroltreatmentto1619%inthe52mgN・month-1・col-1treatment.Incontrast,thepercentageofexchangeableNa+leachedfromthefourtreatmentswas1610,1017,1716%and2613%inthe0,718,26mgN・month-1・col-1and52mgN・month-1col-1treatmentsrespectively.NoexchangeableK+wasobservedintheleachateofanytreatment.Ndepositionresultedinasignificantdecrease(p<0105)intheamountofsulfateleachedfromthecolumnscomparedtothecontrol.ThepHofthesurfacesoilalsodecreasedsignificantlyasNdepositionincreased.TheresultsfromthisstudyindicatedthatincreasedNdepositionrateswillincreasesoilnutrientlossesandsoilacidityunderbroadleafforestsintheredsoilregionofsouthernChina.Keywords:broad2leafforest;redsoil;atmosphericnitrogendeposition;basecations;nutrientleaching;soilacidification