杨树人工林树种组成对土壤氮淋失特征的影响

来源 :南京林业大学 | 被引量 : 3次 | 上传用户:A75395100
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太湖水体富营养化是近些年来关注的焦点,由农业面源污染引发的氮磷等营养物质通过径流和淋溶的途径进入水体是造成太湖水质下降的重要原因之一。为此,本文以江苏省宜兴市周铁镇林龄相同的杨树(Populus sp.)纯林、杨树女贞(Ligustrum lucidum)混交林以及杨树石楠(Photinia serrulata)混交林3种林分组成为对象,研究其在生长初期、生长旺期以及生长末期土壤氮含量、相关酶活性以及不同月份土壤淋失特征,旨在明晰杨树人工林不同树种组成对土壤氮淋失的影响,并试图阐明杨树人工林不同树种组成结构下土壤氮淋失动态变化的影响机制,为环太湖防护林带的构建提供依据。主要结果如下:(1)3种林分土壤全氮含量、铵态氮含量、硝态氮含量以及微生物生物量氮含量分别为0.22~1.35 g/kg、2.57~12.43 mg/kg、3.87~9.79 mg/kg和3.95~12.02 mg/kg,且在不同生长期土壤全氮和硝态氮均表现为生长初期>生长末期>生长旺期,土壤铵态氮为生长初期>生长旺期>生长末期,而土壤微生物生物量氮表现为生长末期>生长初期>生长旺期。与杨树纯林相比,在生长初期,杨树石楠混交林土壤全氮含量在各土层均显著增加(P<0.05),而土壤硝态氮含量在各土层显著降低(P<0.05);2种混交林土壤铵态氮含量在0~20 cm土层分别降低了20.64%、11.21%,在≥20~40 cm与≥40~60 cm土层相反;而杨树女贞混交林微生物生物量氮含量在各土层均有所增加。生长旺期,2种混交林土壤全氮、铵态氮含量在0~20 cm土层显著降低(P<0.05),在≥40~60 cm土层相反;而土壤硝态氮含量在0~20 cm土层分别增加了6.39%、9.96%,在≥20~40 cm和≥40~60 cm土层显著降低(P<0.05);杨树女贞混交林土壤微生物生物量氮含量则在各土层均增加;生长末期,2种混交林土壤铵态氮含量在0~20 cm土层分别增加了6.65%、22.98%,土壤微生物生物量氮则显著降低(P<0.05);土壤硝态氮含量在≥20~40 cm、≥40~60 cm土层均显著降低(P<0.05);而杨树石楠混交林土壤全氮含量在各土层均显著增加(P<0.05)。(2)3种林分土壤脲酶活性、硝酸还原酶活性以及亚硝酸还原酶活性分别为2.43~9.16mg/(g·d)、0.15~1.56 mg/(g·d)和0.15~0.48 mg/(g·d),且在不同生长期均总体表现为生长旺期>生长初期>生长末期。与土壤亚硝酸还原酶相比,土壤脲酶和硝酸还原酶对树种组成的相应更为明显。与杨树纯林相比,在生长初期,2种混交林土壤硝酸还原酶和亚硝酸还原酶活性在≥20~40 cm土层有所增强;而杨树女贞混交林土壤脲酶活性在各土层均显著增强(P<0.05)。生长旺期,除0~20 cm土层外,2种混交林土壤硝酸还原酶和亚硝酸还原酶活性在≥20~40cm和≥40~60 cm土层均显著增强(P<0.05),杨树女贞混交林土壤脲酶活性则分别增加了14.19%、11.32%;生长末期,除了0~20 cm土层外,2种混交林土壤硝酸还原酶和亚硝酸还原酶活性在≥20~40 cm和≥40~60 cm土层均有不同程度增强,而土壤脲酶活性在0~20cm土层分别增加了18.07%、2.7%,在≥20~40 cm土层有所降低。(3)3种林分土壤淋溶液体积为0.73~3.02 L,淋溶液体积累积量为10.03~12.84 L;土壤淋溶液总氮质量浓度为1.48~6.50 mg/L,硝态氮质量浓度为1.04~4.76 mg/L,铵态氮质量浓度为0.06~0.51 mg/L。3种林分土壤淋溶液体积均在8月最高,9月最低;而土壤淋溶液总氮质量浓度、硝态氮质量浓度和铵态氮质量浓度均在12月最高,9月最低,且土壤氮素的淋失均以硝态氮为主,这可能与不同生长期植物吸收能力密切相关。与杨树纯林相比,除了7月11日0~20 cm土层土壤淋溶液体积有所增加外,在其它月份的各土层2种混交林均有效降低了土壤淋溶液体积;除了7月23日0~20 cm土层土壤淋溶液氮质量浓度有所增加以外,2种混交林土壤淋溶液总氮、硝态氮以及铵态氮质量浓度在其它月份的各个土层均有效降低,特别是对深层土壤硝态氮的削减更加明显。(4)在本试验地,与杨树纯林相比,杨树女贞和杨树石楠混交林可以有效吸收硝态氮含量,减少土壤氮的淋失,进一步降低硝酸盐污染浅层地下水的风险。本研究可为科学构建环太湖防护林,改善太湖水质提供一定依据。
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