【论文精选】模拟氮沉降对华北落叶松林凋落叶生态化学计量特征的影响

科技工作者之家 2021-05-10

生态化学计量学旨在研究生态过程中化学元素的比例关系,目前主要集中在C、N、P元素的计量关系。森林凋落物是森林生态系统的组成部分和森林土壤物质转换的基础,凋落叶作为凋落物的主要成分,其养分元素的变化会影响凋落物的分解速率。近年来随着大气氮沉降的增加,生态系统中的氮输入也大大增加,这不仅直接影响森林生态系统的结构和功能,还间接影响全球生态系统的生物地球化学循环。有研究表明,氮沉降会直接或间接影响土壤微生物的生长和活性,从而改变土壤pH值,进一步影响森林凋落物的分解。目前研究模拟氮沉降对凋落物的影响侧重于其养分释放、分解、土壤有效养分、动态等,而对人工林与天然林凋落叶的主要养分含量及化学计量特征差异研究关注较少,且凋落叶的分解对氮沉降的响应尚存争议,因此,氮沉降对凋落叶的影响仍需进行长期深入研究。


华北落叶松(Larix principis-rupprechtii)作为华北山地针叶林的主要建群树种,在水源涵养和水土保持方面具有重要的生态作用。笔者以华北落叶松天然林和人工林为研究对象,通过全生长季野外定点施氮模拟氮沉降试验,设置氮沉降梯度分别为0,8和15 g/(m2·a),研究不同浓度氮添加对其凋落叶C、N、P质量分数及生态化学计量特征的影响。


结果表明:


1)华北落叶松天然林凋落叶轻度氮处理下C、N质量分数分别显著增加5.9%和9.0%,重度氮处理下P显著降低7.8%;人工林轻度氮处理下C、N、P分别显著增加4.3%、16.3%和4.9%,重度氮处理下N显著增加14.8%,P显著降低13.4%;

CK:对照0;LN:轻度施氮8g/(m2·a);HN:重度施氮15g/(m2·a)。不同大写字母表示不同起源间差异显著(P < 0.05),不同小写字母表示不同施氮处理间差异显著(P < 0.05),下同。Notes: CK: The control without nitrogen addition. LN:Light nitrogen fertilizer 8g/(m2·a). HN: Heavy nitrogen fertilizer 15g/(m2·a). Different capital letters at the same column indicate significant differences among different forest origins (P < 0.05). Different lowercase letters at the same column indicate significant differences among different nitrogen fertilizer (P < 0.05). The same below.

图 1 不同氮处理下华北落叶松天然林和人工林凋落叶碳、氮、磷质量分数 Fig. 1 Contents of carbon(C), nitrogen (N) and phosphorus (P) of leaf litter in the natural and planted Larix principis-rupprechtii stand with different nitrogen addition treatment


2)轻度氮处理显著降低天然林和人工林C:N,重度氮处理显著增加C:P和N:P;3)相关性分析表明:天然林凋落叶C与土壤C、N、P,凋落叶N与土壤C、N、C:P、N:P呈正相关;人工林凋落叶C与土壤C,N与土壤N、P,P与土壤C、C:N、C:P呈正相关。总之,氮添加对凋落叶生态化学计量特征影响不同,存在氮添加与林分起源的交互作用,相比较天然林,人工林凋落叶对氮沉降的响应更显著。

图 2 不同氮处理下华北落叶松天然林和人工林凋落叶C:N、C:P、N:P Fig. 2 C:N, C:P, N:P of leaf litter in the natural and planted Larix principis-rupprechtii stand with different nitrogen addition treatment

来源:gh_62b3d0d262dd 中国水土保持科学

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