【摘 要】
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大气氮沉降是目前全球环境研究热点之一。大量的氮元素以气体形式进入大气,从而渗入陆地生态系统。亚热带土壤缺磷现状也在潜移默化地影响着土壤环境,而土壤中的氮磷元素存在相互作用的关系,关于土壤氮磷元素作用规律研究迫在眉睫。土壤团聚体是土壤结构的基本单位,团聚体的分布情况能够反映出土壤肥力,氮磷施肥对土壤团聚体的形成及分布有着直接或间接的影响。土壤氮矿化是森林生态系统氮素循环的重要过程,土壤的团聚化作用对
【基金项目】
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国家重点研发计划专题“湿地松高产脂良种高效培育技术研究”(2017YFD0600502-5); 江西省森林培育重点实验室,江西特色林木资源培育与利用协同创新中心
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大气氮沉降是目前全球环境研究热点之一。大量的氮元素以气体形式进入大气,从而渗入陆地生态系统。亚热带土壤缺磷现状也在潜移默化地影响着土壤环境,而土壤中的氮磷元素存在相互作用的关系,关于土壤氮磷元素作用规律研究迫在眉睫。土壤团聚体是土壤结构的基本单位,团聚体的分布情况能够反映出土壤肥力,氮磷施肥对土壤团聚体的形成及分布有着直接或间接的影响。土壤氮矿化是森林生态系统氮素循环的重要过程,土壤的团聚化作用对有机氮的固定有重要影响,土壤肥力变化主要通过土壤氮矿化实现。湿地松(Pinus elliotti Engelm)是南方主要引种树种之一,研究氮磷施肥对湿地松土壤团聚体氮矿化规律的影响,既对解决大气沉降问题有重要意义,也有助于充分利用氮磷肥,提高土壤肥力,为湿地松人工林的可持续经营提供理论依据。本试验以南方红壤丘陵区2008年营造的湿地松人工林为研究对象,设计4个施肥处理:CK(0 kg hm-2 a-1)、N(50 kg N hm-2 a-1)、P(100 kg P hm-2 a-1)、NP(50 kg N hm-2 a-1+100 kg P hm-2 a-1),各重复4次,分别在2018年12月、2019年3月、2019年6月、2019年9月四个采样时间在样方内采用五点取样法取0-10 cm(上层)和10-20 cm(下层)土壤,通过干筛获得<0.25 mm、0.25-1 mm、1-2 mm、2-5 mm四个粒径的土壤团聚体。经过室内培养试验研究了不同施肥处理下湿地松林不同土层、不同粒径土壤团聚体的氮矿化速率动态变化规律。主要研究结果:(1)0.25-1 mm粒径和>5 mm粒径土壤团聚体是湿地松人工林土壤的主要存在形式。>5 mm粒径土壤团聚体随土层深度越深,机械稳定性越弱,说明上层土>5 mm粒径土壤团聚体养分更丰富。9月时0.25-1 mm粒径土壤团聚体机械稳定性明显小于其它三个采样时间。氮、磷肥对<5 mm粒径团聚体比例无显著性影响,但单施磷肥显著增加了>5 mm粒径的大团聚体。(2)9月的湿地松土壤氨态氮和全氮含量明显高于其它三个采样时间。随着土壤深度越深,土壤氮素含量越低。各氮磷施肥处理较不施肥均对土壤氮素含量有一定的增加作用,但单施氮肥效果最佳。单施氮肥对土壤微生物氮含量的提高最明显,而单施磷肥主要提高了土壤硝态氮含量。(3)在湿地松土壤氮矿化试验中,土壤氨态氮和硝态氮含量在9月达到最大,随着培养时间的增加,土壤氨态氮和硝态氮积累量也在增加,经过氮磷施肥的土壤氨态氮和硝态氮含量增加更加明显。从土层上来看,上层土的氨态氮和硝态氮含量更丰富,对应上层土的净氮矿化速率和硝化速率也更快。从粒径上来看,土壤氨态氮和硝态氮含量随着团聚体粒径越大而越低,对应小粒径团聚体的净氮矿化速率和硝化速率更大。单施磷肥对土壤氨态氮含量增加效果最好,所以其对净氮矿化速率的增加效果也最为明显;而单施氮肥对土壤硝态氮含量的增加效果最佳,对应硝化速率也更快。(4)氮、磷肥对湿地松土壤全氮、全磷、全钾、有效磷、速效钾和微生物氮含量均无显著影响。四个施肥处理中,土壤有机碳含量表现为单施磷肥、氮磷肥同施与对照组无显著性差异,但单施氮肥降低了土壤有机质碳含量,说明单施磷肥和氮磷肥同施的交互作用对土壤养分没有影响或者一定程度抑制了植物对土壤养分的吸收,而单施氮肥促进了植物对土壤养分的吸收。持续氮磷施肥均能增加土壤氨态氮和硝态氮含量,单施磷肥显著提高了上层土壤p H值,氮磷肥同施提高了土壤有效磷含量。土壤有效磷与土壤有机碳之间呈显著正相关,与土壤速效钾呈显著负相关;土壤氨态氮与微生物氮之间呈显著正相关性,与硝态氮之间呈极显著正相关性,土壤微生物氮与p H值之间也呈极显著正相关。
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