【摘 要】
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由于热带、亚热带森林生态系统及其地下过程如何响应未来气候变化存在着巨大的不确定性,在全球气候预测模型中缺乏相应的试验数据支撑,因此在热带、亚热带开展土壤增温及氮沉
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由于热带、亚热带森林生态系统及其地下过程如何响应未来气候变化存在着巨大的不确定性,在全球气候预测模型中缺乏相应的试验数据支撑,因此在热带、亚热带开展土壤增温及氮沉降模拟试验研究非常必要。本项研究采用增温和氮添加双因素正交实验设计,实验样地位于福建省三明市森林生态系统和全球变化研究站杉木幼林增温样地,选择对照(CT)、增温(W)、施氮(N)、增温和施氮(WN)、四个处理,每个处理5个重复。运用磷脂脂肪酸法(PLFA)来分析微生物群落组成的变化,用96微孔板法来分析土壤酶活性的变化,用两步硫酸水解法来定量分析土壤活性碳氮库和惰性碳氮库的变化,探讨增温、氮沉降以及增温氮沉降的交互作用是如何影响亚热带森林土壤地下碳氮库不同组分的。研究发现:(1)增温处理土壤 LPI-C(H2SO4-labile carbon pool Ⅰ)的含量显著降低了 26%(P<0.05);施氮处理和增温施氮处理LPI-C的含量都没有显著变化。增温、施氮和增温施氮交互处理土壤LPII-C(H2SO4-labilecarbonpool Ⅱ)含量较对照分别极显著降低了 36%,31%,34%(P<0.01)。但是,对于 RP-C(recalcitrant carbon pool)含量,各处理与对照相比都没有显著差异。这表明增温增强了土壤活性碳库的分解,使土壤活性碳库的循环加速。增温、施氮和增温施氮交互处理均显著增强了β-葡萄糖苷酶和纤维素水解酶的活性,相关分析也表明,土壤活性碳库的变化与β-葡萄糖苷酶和纤维素水解酶极显著相关。这说明,增温、施氮和增温施氮交互处理土壤LPII-C含量的降低是由于增强了土壤β-葡萄糖苷酶和纤维素水解酶的活性引起的。(2)增温处理土壤LPI-N的含量显著降低了 21%(P<0.05);施氮处理LPI-N含量则没有显著变化,而增温施氮处理土壤LPI-N含量显著降低14%(P<0.05),并与增温处理之间没有显著差异,这表明增温是使土壤活性氮库I降低的主要因素。增温、施氮处理土壤LPII-N的含量分别显著降低了 25%(P<0.05)和18%(P<0.05),且增温与增温施氮交互处理之间有显著差异(P<0.05)。这表明增温与施氮的单因素作用都会显著影响土壤活性氮库Ⅱ的含量。增温处理土壤RP-N的含量显著降低了20%(P<0.05);而施氮、增温和施氮交互处理则没有显著差异。综上所述,增温处理是引起土壤氮含量变化的主要因素。(3)增温处理铵态氮含量没有显著变化;施氮和增温施氮的交互作用均显著增加了铵态氮的含量,分别为49%和59%(P<0.05),且均与增温处理有显著差异,这表明,氮添加是引起样地中氨态氮含量增加的主要因素。增温显著增加了硝态氮含量57%(P<0.05),施氮处理显著减少了硝态氮含量52%(P<0.01),而增温施氮的交互处理和对照相比没有显著差异,这表明硝态氮含量受到增温和施氮的双重影响,且增温和施氮的效应可以相互弱化。
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