外加氮磷對(duì)紅壤區(qū)濕地松林凋落物分解的影響畢業(yè)論文

1、JIANGXI AGRICULTURAL UNIVERSITY本科畢業(yè)論文題目： 外加氮磷對(duì)紅壤區(qū)濕地松林凋落物分解的影響學(xué) 院：國(guó)土資源與環(huán)境學(xué)院姓 名：學(xué)號(hào)：專 業(yè)： 農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境班 級(jí)： 資環(huán)101班指導(dǎo)教師： 職 稱：講師二零一四年五月外加氮磷對(duì)紅壤區(qū)濕地松林凋落物分解的影響目錄 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark4 o Current Document 摘要 IAbstract II HYPERLINK l bookmark8 o Current Document 引言 1 HYPERLINK l bookmark10 o Current Docu

2、ment 研究概況 21.1試驗(yàn)地概況 2 HYPERLINK l bookmark12 o Current Document 材料與方法 22.1實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與研究方法 22.2數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析 3 HYPERLINK l bookmark14 o Current Document 結(jié)果與分析 33.1凋落葉分解過(guò)程重量衰減規(guī)律 33.2凋落葉分解過(guò)程養(yǎng)分濃度變化 43.3凋落葉分解過(guò)程養(yǎng)分釋放規(guī)律 53.4不同分解時(shí)期凋落葉C、N、P化學(xué)計(jì)量比及其與分解速率的關(guān)系6 HYPERLINK l bookmark16 o Current Document 討論 74.1凋落葉分解速率對(duì)N、P添加的響應(yīng)

3、 74.2凋落葉質(zhì)量對(duì)分解速率的調(diào)控 7 HYPERLINK l bookmark18 o Current Document 參考文獻(xiàn) 9致謝 10外加氮磷對(duì)紅壤區(qū)濕地松林凋落物分解的影響 摘要以江西省泰和縣的濕地松(Pinus elliottii Engelm.)林為研究對(duì)象，模擬N沉降 (10g N m- 2 a-1,N)、P積累(2.5g Pm- 2 a-1,P)和 N 沉降+P 積累(10g N -m2 - a- 1+2.5g P - m- 2 - a- 1, N+P)對(duì)凋落葉分解速率與C、N、P含量及其化學(xué)計(jì) 量比動(dòng)態(tài)變化的影響，研究了外加 N、P源對(duì)濕地松凋落葉分解的影響。結(jié)果表

4、明：與對(duì)照(CK)相比，N、P和N+P均促進(jìn)凋落葉的前期(0180d)分解，抑 制中期(180360d)、后期(360540d)的分解；至540d時(shí)分解速率表現(xiàn)為N、P 和CK無(wú)差異，但均高于N+P(P0.05) o N提高分解過(guò)程中凋落葉N濃度，N 含量表現(xiàn)為分解前期積累、后期釋放；P提高分解過(guò)程中凋落葉P濃度，P含量 持續(xù)積累；N+P提高N和P濃度，分解前期N、P含量積累，后期釋放；而不 同處理的C含量均表現(xiàn)為釋放。凋落物基質(zhì)C/N、C/P、N/P與分解速率的相關(guān)性隨分解階段而表現(xiàn)各異。綜合來(lái)看，N沉降和P富集疊加效應(yīng)具有抑制森林凋 落物分解過(guò)程的潛在性。關(guān)鍵詞：碳氮磷化學(xué)計(jì)量比；凋落物分

5、解；濕地松Abstract-2-1In this paper, simulated the effects of N deposition(10g N -m a ,N),P-2 - 1- 2-enrichment (2.5g P m a ,P), and their combination (10g N ma- 1+2.5g P m2 - 1a ,N+P)o n the decompositi on rate, nu trie nt conten ts, and nu trie nt stoichiometric ratios of the litters in a Pinus elliott

6、ii Engelm of red region of Jiangxi province. Effects of nitrogen and phosphorus addition on leaf litter decomposition in slash pine plantation were studied. Results indicated: Compared with CK(without N and P additi on), treatme nts N,P,a ndN+P in creased the decompositi on of the litters at early s

7、tage(0-180d), but decreased it at the middle(180-360d) and late( 360-540d)stages. By the end of the experiment(540d), the decomposition in treatme nts N,P,a nd CK had no sig nifica nt differe nee, but was higher tha n that in treatme ntN+P(P5m。實(shí)驗(yàn)處理N和P的添加物分別是NH4NO3和NaH2PO4，尼龍網(wǎng)袋放置完成后將625mgN、156mgP、或62

8、5mgN+156mg R溶解于1 L自來(lái)水中，用手持式噴霧器均勻噴 施于每個(gè)對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)處理地表，CK噴施等量的自來(lái)水。以后每隔90d重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)步 驟，并于噴施前從每種處理上收集1個(gè)尼龍網(wǎng)袋帶回，至540d時(shí)結(jié)束，共計(jì)6次。每次 收集到的尼龍網(wǎng)袋，輕柔清理表面雜物，用清水洗凈，45C烘干恒重。然后稱重、磨碎、過(guò)篩，測(cè)定有機(jī)C、全N、全P濃度。有機(jī)C測(cè)定采用重鉻酸鉀外源加熱法；全N和 全P測(cè)定，先用H2 SO4和H2O2消煮，后分別用凱氏定氮法和鉬銻抗比色法(魯如坤，1998)。2.2 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析將凋落葉分解天數(shù)內(nèi)重量的變化換算出不同階段的分解速率；不同分解天數(shù)的凋 落葉C、N、P濃度乘以其

9、相對(duì)應(yīng)的重量，換算成每袋凋落葉 C、N、P含量。用雙因素 方差分析檢驗(yàn)處理方式、分解天數(shù)及其交互作用對(duì)凋落葉N、P濃度、C、N、P含量及其化學(xué)計(jì)量比的影響；單因素多重比較分析不同處理方式之間或不同分解天數(shù)之間的 異同；Pearson關(guān)分析檢驗(yàn)分解速率與凋落葉C、N、P化學(xué)計(jì)量比的關(guān)系。使用 SPSS(13.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，顯著性取a=0.05水平。3結(jié)果與分析3.1凋落葉分解過(guò)程重量衰減規(guī)律從540d內(nèi)6次取樣稱重的數(shù)據(jù)來(lái)看，不同處理方式之間分解過(guò)程的重量衰減平均速 率差異不顯著(F3, 68 =0.225, P=0.879)。但分別分析不同分解天數(shù)重量衰減的數(shù)據(jù)， 發(fā)現(xiàn)180d內(nèi)的分解速

10、率表現(xiàn)為P、N+PNCK ； 360d內(nèi)，N與P的分解速率大于 N+P和CK ； 而540d內(nèi), N+P的分解速率低于N、P和CK(圖1)。顯然，許多因素共 同影響和控制著濕地松葉分解的重量衰減，不同處理改變了凋落葉分解過(guò)程的時(shí)間模 式。將分解天數(shù)0180d、180360 d、360540 d分別定義階段I、U和川。CK處理 不同分解階段分解速率表現(xiàn)為，階段I( 3.06mg g- 1 d- 1 )和階段U ( 2.98mg - g- 1 d-1 )慢于階段川(6.80 mg - g- 1 d- 1 )，前、中期慢、后期快；N表現(xiàn)為慢(3.70 mg g- 1 -d- 1 )，快(4.67mg

11、 -g- 1 -d- 1 )，慢(2.22 mg -g- 1 -d- 1 ) ； P和N+P均表現(xiàn)為快(5.54 和5.28 mg g- 1 d- 1 )，慢(2.50 和 1.33mg g-1 d- 1 )，快(3.63和3.56 mg g- 1 d- 1 )。圖1氮磷添加對(duì)凋落葉分解過(guò)程重量衰減的影響Fig.1 Effects of N and P additions on litter mass losses with increasing decomposition time平均值(標(biāo)準(zhǔn)誤(n=3)，不同字母表示不同處理之間差異顯著(P0.05)，下同；初始分解重量為5g 袋-1。凋落

12、葉分解過(guò)程養(yǎng)分濃度變化不同處理方式、分解時(shí)間及其交互作用對(duì)凋落葉分解過(guò)程 N和P濃度的影響均達(dá)到 極顯著（表1）。不同分解階段不同處理方式之間凋落葉N和P濃度高低規(guī)律均未表現(xiàn)出一致性，但平均值來(lái)看，N和N+P的凋落葉N濃度高于P和CK，P和N+P的凋落葉P 濃度高于N和CK，且N+P的影響高于N和P（圖2）。CK的凋落葉N濃度隨分解天數(shù) 先逐漸升高，至360d后開始下降；P濃度前、中期較為穩(wěn)定，至360d后開始升高。N 和N+P的N濃度表現(xiàn)為前期快速升高，中、后期下降，到540 d時(shí)，又有所回升；而P 的N濃度表現(xiàn)為先前、中期逐漸升高，360 d起開始逐漸下降。N的P濃度表現(xiàn)為前、 中期較為穩(wěn)

13、定，后期（360540 d）逐漸上升；P表現(xiàn)為隨分解天數(shù)逐漸上升；而N+P 表現(xiàn)為前期快速升高，然后稍有回落后，一直保持相對(duì)穩(wěn)定（圖2）。表1處理方式、分解時(shí)間對(duì)分解過(guò)程濕地松凋落葉N、P濃度、C、N、P含量及其化學(xué)計(jì)量比影響的方差分析Tab.1 ANOVA of effects of treatments and decomposition time on litter N, P concentration,C,N and Pcontents， and their stoichiometric ratiosF值變量處理方式df = 3分解時(shí)間df = 5處理方式x分解時(shí)間df= 15* *

14、* * * * *N濃度65.8673.8721.67* * * * * * *P濃度47.1564.319.56* * * * * * *C含量7.64326.6713.03* * * * * * *N含量51.83114.6121.62* * * * * * *P含量48.0829.908.15* * * * * * *C/N35.4578.1717.52* * * * * * *C/P61.7990.0510.67* * * * * * *N/P50.1450.998.58P苣 s口 CK n N P N + P270360分解天數(shù)(i)45054090180圖2外加氮磷對(duì)凋落葉分解過(guò)程

15、養(yǎng)分N P濃度動(dòng)態(tài)變化的影響Fig.2 Effects of N and P additions on the changes of litter N and P concentrations with decompositiontime凋落葉初始N和P濃度分別為6.24 mg g-1和0.32 mg g- 1O凋落葉分解過(guò)程養(yǎng)分釋放規(guī)律不同處理方式、分解時(shí)間及其交互作用對(duì)凋落葉分解過(guò)程 N和P含量的影響均達(dá)到 極顯著（表1）。不同分解天數(shù)的不同處理方式之間凋落葉 C、N和P釋放規(guī)律各異。N 和CK每袋凋落葉C含量表現(xiàn)為前期波動(dòng)，270d以后開始逐漸下降，即C不斷的釋放， 而P和N+P）總體上

16、均表現(xiàn)為C含量逐漸下降；至540d時(shí)，C釋放量表現(xiàn)為N +PP CK N o 4種處理方式N含量總體上均表現(xiàn)為先升高，后降低的變化趨勢(shì)，但轉(zhuǎn)折 點(diǎn)有別；至540d時(shí)，N釋放量表現(xiàn)為N+PvPvN和CK。N和CK凋落葉P含量均表 現(xiàn)為前、中期相對(duì)穩(wěn)定，到后期逐漸提高；P表現(xiàn)為隨分解天數(shù)增加而逐漸提高；N+P 表現(xiàn)為先較快增加后，逐漸緩慢下降；至540d時(shí)，P釋放量表現(xiàn)為P CK NvN+P（圖 3）oMifM.nira.wa圖3氮磷添加對(duì)凋落葉分解過(guò)程C、N P含量動(dòng)態(tài)變化的影響Fig.3 Effects of N and P additions on the changes of litter

17、 C,N and P contents per bag with decomposition day3.4 不同分解時(shí)期凋落葉C N、P化學(xué)計(jì)量比及其與分解速率的關(guān)系處理方式和分解時(shí)間及其交互作用對(duì)凋落葉分解過(guò)程C、N、P化學(xué)計(jì)量比的影響均為極顯著（PvO.001）表1）。隨著分解時(shí)間的延長(zhǎng)，不同處理方式凋落葉C/N、C/P和N/P呈現(xiàn)出多樣化的響應(yīng)過(guò)程，總體來(lái)看，C /N平均值表現(xiàn)為N+P低于N、P和CK， 且均低于凋落葉的原始C/N ； C/P比平均值表現(xiàn)為NCKP和N+P，其中CK和N 高于原始N/P，而P和N+P低于原始N/P; N/P比平均值表現(xiàn)為NCK+N+P+P（表 2）。表2不

18、同處理方式0540d分解天數(shù)凋落葉C、N、P化學(xué)計(jì)量比的平均值（n=15）Tab. 2 Average of litter C,N and P stoichoimetricratios for each treatment during the decomposition time of 0-540days處理方式C /NC /PN /PCK62.3 1.7a1653 124b26.5 1.9bN60.3 1.8a19.2 180a31.5 2.5aP62.1 2.4a1216 115c19.6 1.4cN+P55.1 1.2b124689c22.6 1.3bc初始值74.2 0.91447

19、3119.5 0.2同列不同小寫字母代表不同處理間差異顯著（P0.05 ）。下同。相關(guān)分析表明（表3），凋落葉前期（90d和180d）的C/N與0540d的分解速率呈正相 關(guān)，即凋落葉前期C/N控制著分解速率，估計(jì)與N添加后較快降低C/N，從而抑制分解 過(guò)程有關(guān)，可初步推斷N沉降具有抑制凋落葉分解速率的潛在性。分解至90 d和180d時(shí)的凋落葉C/P與0180 d的分解速率均呈負(fù)相關(guān)，而180 d、270 d和360 d的C /P與 180360 d的分解速率呈正相關(guān)，推斷適量的P添加可降低凋落葉C/P,從而提高凋落 葉的分解速率，但過(guò)量的P添加，在降低C /P的同時(shí)，會(huì)一定程度地抑制分解速率

20、。分 解至180 d時(shí)的凋落葉N/P與0180d的分解速率呈負(fù)相關(guān)，而180d、270d和360d的N/P 與180360 d的分解速率呈正相關(guān)，進(jìn)一步表明適量的 P添加能夠顯著克服N沉降負(fù)面 效應(yīng)，從而提高分解速率，但長(zhǎng)期的P添加，提高凋落葉的N/P比，反而會(huì)抑制分解速 率。綜合來(lái)看，凋落物質(zhì)量(C/N、C/P、N/P化學(xué)計(jì)量比)與其他因素共同控制著濕地松 凋落葉的分解過(guò)程。表3不同分解天數(shù)凋落葉 C、N、P化學(xué)計(jì)量比與不同階段分解速率的相關(guān)性(n=12)Tab.3 Correlations among the ratios of litter C, N, P and decompositi

21、on rates during the different stages分解速率化學(xué)計(jì)量比 分解天數(shù)0 180d0360d0-540d180360d360540dC /N90-0.150.200.74* *- -180-0.140.150.82* *0.24-270-0.320.350.51-360-0.10-0.240.43-0.30C/P90-0.380.62* 0.01-180-0.77* *0.010.77* *0.64*-270-0.190.380.85* * *-360-0.080.320.65*0.24N/P90-0.240.45-0.33-180-0.85* * *0.010.

22、560.71* *-270-0.310.350.87* * *-360-0.120.370.63*0.32*顯著(P0.05)，* * 極顯著(P0.01)，* * * 極顯著(P0.001)。4討論4.1 凋落葉分解速率對(duì)N、P添加的響應(yīng)養(yǎng)分元素N、P通常是陸地植物和土壤微生物生長(zhǎng)的關(guān)鍵限制因素(Waring&Schles in ger, 1985)。凋落葉N、P含量的相對(duì)不足(較高的C/N比和C/P比)，限制了微生 物的生長(zhǎng)和發(fā)育，從而將N和P強(qiáng)烈固持于凋落葉中(Berg， 1986)。而外源性N和P 的輸入，可改變凋落葉化學(xué)成分，提高N和P含量，有效補(bǔ)充分解者微生物的需要，促 進(jìn)微生物的

23、生長(zhǎng)，從而從理論上來(lái)講，有助于加速凋落葉的分解速率。然而，以往大量N添加實(shí)驗(yàn)和有限的P添加實(shí)驗(yàn)均表明，N、P添加并沒(méi)有一致性地表現(xiàn)為加快凋落物 的分解(Berg& Ekbohm， 1991; Lockaby etal.， 1996; Micks etal.，2004； Knorr etal.， 2005)。本研究表明，N和P均表現(xiàn)前12個(gè)月為促進(jìn)效應(yīng)，而至18個(gè)月時(shí)，兩者與對(duì)照均無(wú)顯著差異（圖1）。李考學(xué)（2007）也發(fā)現(xiàn)N沉降提高長(zhǎng)白山2種針葉樹種凋落物前 期分解的速率。而廖利平等（2000）發(fā)現(xiàn)，不同的N源影響凋落葉的分解速率，添加硝 態(tài)N表現(xiàn)為促進(jìn)效應(yīng)，而銨態(tài)N卻與對(duì)照無(wú)差異。徐國(guó)良等（

24、2005）、樊后保等（2008）、 包和林等（2009）均發(fā)現(xiàn)，低N處理有促于凋落物的分解，而高N處理表現(xiàn)為抑制或無(wú)顯 著影響。Aumen等（1985）和Lockaby等（1996）發(fā)現(xiàn)，單獨(dú)的P添加并不能促進(jìn)凋落物的分 解，而Elwood等（1981）、Qualls和Richardson（2000發(fā)現(xiàn)，P添加可以提高凋落物中的P 含量，加快C釋放，從而促進(jìn)凋落物的分解?？梢?jiàn)，N和P添加對(duì)凋落物分解速率的影響因樹種、氣候條件、土壤類型、處理方式及其強(qiáng)度的不同而表現(xiàn)各異。因此， N 效應(yīng)可能受環(huán)境N飽和程度的調(diào)控，而P所產(chǎn)生的影響與P富集而導(dǎo)致土壤污染密切相 關(guān)，且N、P平衡（如凋落葉N/P比）

25、也是調(diào)控微生物活性，影響凋落物分解進(jìn)程的關(guān)鍵因 素（Qualls&Richardson, 2000）。為此，也不難解釋N+P6個(gè)月時(shí)表現(xiàn)為促進(jìn)效應(yīng)，12 個(gè)月時(shí)表現(xiàn)為與對(duì)照無(wú)差異，而至18個(gè)月時(shí)，卻表現(xiàn)為抑制效應(yīng)（圖1），N、P存在明顯 的疊加效應(yīng)。從而可以推斷，外加氮磷具有抑制紅壤區(qū)森林凋落物分解的潛在性。4.2 凋落葉質(zhì)量對(duì)分解速率的調(diào)控不同處理均一定程度地影響了分解過(guò)程凋落葉 N、P濃度、C、N、P元素的釋放 規(guī)律及其化學(xué)計(jì)量比（圖2、圖3和表2）。總體看來(lái)，N有利于提高分解過(guò)程凋落葉N 濃度，降低C/N，并導(dǎo)致分解前期N含量積累，后期釋放；P有利于提高P濃度，降 低C/P，并導(dǎo)致P含量

26、的持續(xù)積累；N+P有利于提高N和P濃度，降低C/N和C/P， 控制N/P，并導(dǎo)致分解前N、P含量積累，后期釋放；而不同實(shí)驗(yàn)處理的 C含量均表 現(xiàn)為釋放，但釋放強(qiáng)度及其時(shí)間模式有別。這與以往絕大多數(shù)的研究結(jié)果類似（Berg&Staa, f 1980； Pagioro& Thomaz，1999；莫江明等，2004；項(xiàng)文化等，2005）。凋落物質(zhì)量是控制分解速率的重要因素 （Berg& Ekbohm，1991； Aerts，1997； Knorr et al.，2005）。本研究的相關(guān)分析表明，階段I時(shí)C/N和C/P比共同調(diào)控凋落葉的分解 速率，階段U時(shí)C/P和N/P比共同調(diào)控凋落葉的分解速率，而階

27、段川時(shí)凋落葉C、N、P化學(xué)計(jì)量比與分解速率無(wú)顯著相關(guān)性。這進(jìn)一步表明，不同階段調(diào)節(jié)凋落物分解速 率的主導(dǎo)因素有別（Aerts，1997；方華和莫江明，2006），同時(shí)也較好地驗(yàn)證了 Berg和 Staaf（1980提出的凋落物分解前期主要受 N、P含量調(diào)控的學(xué)說(shuō)。綜上所述，N和P 添加影響凋落葉養(yǎng)分濃度及其 C、N、P比等凋落物基質(zhì)的質(zhì)量，并與其他因素共同 控制著凋落葉的分解過(guò)程。參考文獻(xiàn)包和林，張艷荷，侯丹，等.2009氮、硫沉降下凋落物分解失重規(guī)律.中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報(bào)，29( 5):77- 81.樊后保，劉文飛，裘秀群，等.2007杉木人工林凋落物量對(duì)氮沉降增加的初期響應(yīng)生態(tài)學(xué)雜志，26( 9):1335- 1338.樊后保，劉文飛，徐雷，等 2008.氮沉降下杉木(Cunninghamia Ianceolat