模拟氮沉降和凋落物组成对柳杉人工林土壤酶活性的影响

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我国是全球第三大氮沉降区,大气氮沉降已对我国森林生态系统产生了严重的影响。大气氮沉降的增加会使森林群落的植物组成发生改变,而植物组成的改变会引起凋落物量和组成发生改变,进而影响到土壤的生物化学过程。土壤酶对土壤的生物化学过程具有一定的指示作用,在森林物质循环和能量流动过程中扮演着重要的角色。柳杉(Cryptomeria fortunei)是我国亚热带地区主要的造林树种之一,具有较高的经济价值。因此,本研究以华西雨屏区中心地带柳杉人工林为对象,于2012年1月~2013年1月通过定位模拟氮沉降和凋落物组成改变,研究了柳杉人工林土壤酶活性对模拟氮沉降和凋落物组成改变的响应。实验共设置12个处理:CK(对照)、LN(低氮,5g·m-2·a-1)、MN(中氮,10g·m-2·a-1)、HN(高氮,15g·m-2·a-1)、SL(杉木和柳杉凋落物1:1混合)、NL(楠木和柳杉凋落物1:1混合)、LNSL(低氮+杉木和柳杉凋落物混合)、MNSL(中氮+杉木和柳杉凋落物混合)、HNSL(高氮+杉木和柳杉凋落物混合)、LNNL(低氮+楠木和柳杉凋落物混合)、MNNL(中氮+楠木和柳杉凋落物混合)和HNNL(高氮+楠木和柳杉凋落物混合)。主要结果如下:(1)在试验期间,氮沉降显著增加了柳杉人工林土壤纤维素酶活性(p<0.05)。凋落物组成改变处理中,NL处理显著增加了土壤纤维素酶活性(p<0.05),SL处理影响不明显,NL处理的土壤纤维素酶活性显著高于SL处理(p<0.05)。氮沉降和凋落物组成改变处理显著增加了土壤纤维素酶活性(p<0.05),不同处理在不同时期对土壤纤维素酶活性的促进程度并不相同,未表现出明显的规律。(2)在试验期间,氮沉降显著增加了柳杉人工林土壤蔗糖酶活性(p<0.05)。凋落物组成改变处理中,NL处理显著增加了土壤蔗糖酶活性(p<0.05),SL处理在后期显著增加了土壤蔗糖酶活性(p<0.05),NL处理的土壤蔗糖酶活性显著高于SL处理(p<0.05)。氮沉降和凋落物组成改变处理对土壤蔗糖酶活性表现出显著的促进作用(p<0.05),不同处理在不同时期对土壤蔗糖酶活性的促进程度存在差异,总体上LNSL处理的土壤蔗糖酶活性最高。(3)在试验期间,氮沉降显著增加了柳杉人工林土壤酸性磷酸酶活性(p<0.05),HN处理的土壤酸性磷酸酶活性有下降的趋势。凋落物组成改变处理显著增加了土壤酸性磷酸酶活性(p<0.05),NL处理的土壤酸性磷酸酶活性显著高于SL处理(p<0.05)。氮沉降和凋落物组成改变处理中,MNSL、HNSL、LNNL和HNNL处理对土壤酸性磷酸酶活性表现出显著的促进作用(p<0.05), LNSL和MNNL处理总体上影响不显著。(4)在试验期间,氮沉降对柳杉人工林土壤脲酶活性表现出显著的促进作用(p<0.05),HN处理的土壤脲酶活性最高。凋落物组成改变处理显著增加了土壤脲酶活性(p<0.05),SL处理的土壤脲酶活性显著高于NL处理(p<0.05)。氮沉降和凋落物组成改变处理显著增加了土壤脲酶活性(p<0.05)。(5)在试验期间,氮沉降处理总体上对柳杉人工林土壤多酚氧化酶活性表现出一定的抑制作用,但不显著。凋落物组成改变处理未对土壤多酚氧化酶活性表现出显著影响。氮沉降和凋落物组成改变处理中,MNSL处理总体上显著抑制了土壤多酚氧化酶活性(p<0.05), LNNL处理在实验前期显著抑制土壤多酚氧化酶活性(p<0.05),后期影响不明显,HNNL处理总体上无显著影响,其余处理的土壤多酚氧化酶活性的变化复杂,无明显规律。(6)在试验期间,氮沉降对柳杉人工林土壤过氧化氢酶活性表现出一定的抑制作用,HN处理抑制显著(p<0.05)。凋落物组成改变处理的土壤过氧化氢酶活性有一定程度的增加,但不明显。氮沉降和凋落物组成改变处理中,HNSL和LNNL处理总体上显著抑制了土壤过氧化氢酶活性(p<0.05), LNSL处理在前期影响不明显,后期抑制显著(p<0.05), MNNL处理总体上表现出抑制作用并在末期显著抑制(p<0.05),其余处理的土壤过氧化氢酶活性变化较复杂,未表现出明显的规律。
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