峨眉山不同海拔土壤氮素循环PPT

1、 峨眉山不同海拔土壤氮素转化动态申报团队：高山生态团队 负 责 人 ： 蔡 霜目 录1.实验目的与思路2.实验的科学性3.实验的先进性4.实验的实际价值与现实意义5.实验方法与过程6.实验结果与分析一、实验目的与思路一、实验目的与思路为了更全面的了解高山土壤矿质元素动态对海拔的响应，2013年7月采集峨眉山4个典型海拔（775，1575，2433，3010 m）土壤样品，并用好气培养法在室内培养42 d，分别测定培养前后的硝态氮和铵态氮含量，计算土壤净氮矿化率。二、实验的科学性二、实验的科学性通过阅读最新的文献了解到峨眉山关于对于土壤氮素的转化的研究几乎是空白的，我们便在现有文献的理论基础之上

2、，做了详细的研究方案，运用了一系列科学的实验方法，并进行了严谨的实验探究，最终得到的以下实验结论。三、实验的先进性 目前，生态学者们越来越重视高山土壤氮素转化的相关研究。然而，涉及范围和研究深度仍然较少，国内已有的研究主要集中在青藏高原、川西高原、贺兰山、长白山、武夷山等地，还没有发现有关峨眉山土壤氮素循环的相关研究报道。四、实验的实际价值与现实意义四、实验的实际价值与现实意义峨眉山总体上属于亚热带常绿阔叶林和川东偏湿性常绿阔叶林亚带，海拔3099m，植物种类繁多，垂直带谱明显，从低山到高山可划分为4个典型的植被带类型，即：常绿阔叶林带（01500 m）、常绿与落叶阔叶混交林带（1500210

3、0 m）、针阔叶混交林带（21002800 m）和寒温性针叶林带（28003099 m）。峨眉山形成了多种复杂的植物小环境，造成了土壤性质的极大差异。因此，本课题以峨眉山不同海拔土壤为研究对象，探究土壤硝态氮、铵态氮含量和净氮矿化率对海拔梯度的响应，旨在为深入探讨高山土壤矿质元素循环和土壤-植物生态系统提供理论依据，对于优化峨眉山土壤环境和植被分布格局具有非常重要的现实意义。五、实验方法与过程五、实验方法与过程u 研究地区概况 u 试验设计u 测定方法u 数据处理研究地区概况研究地区概况峨眉山（海拔3099 m，北纬29.36,东经103.29）地处四川盆地西缘，位于中亚热带湿润季风气候区，潮

4、湿、温暖、雨量充沛，年平均降雨量约为1480.5 mm，年相对湿度约80%。试验设计试验设计在峨眉山4个典型植被带分布海拔（775 ，1575 ，2433 ，3010 m），距离人行道路10 m外选取试验样地（表1）。每个样地划分为5个3 m3 m的样方，样方与样方之间间隔5 m以上。用2.5 cm15 cm的土壤取样器在样方内沿对角线交叉取土样8次，混合为1个土壤样品，装入无菌自封袋内标记并编号。土样带回实验室后，将其分为两部分，一部分直接用于测定土壤pH，含水量，有机质质量分数，全氮质量分数，全磷质量分数，全钾质量分数，土壤硝态氮质量分数和铵态氮质量分数。另一部分采用好氧培养法放入30恒温

5、箱中培养42 d11，培养结束后测定土壤硝态氮和铵态氮质量分数，计算培养过程中释放出的无机态氮（NH4+-N + NO3N）、硝化速率、铵化速率和净氮矿化速率。表表1 样地基本情况样地基本情况测定方法测定方法(1)土壤温度 采用sinomeasue便携式土壤水分温度测量仪测定地下5 cm处土壤温度。(2)土壤含水量 采用烘干法测定土壤含水量。(3)土壤铵态氮含量 采用氯化钾浸提-靛酚蓝比色法测定 。(4)土壤硝态氮含量 采用酚二磺酸比色法测定。(5)土壤硝化速率、铵化速率和净氮矿化速率测定 土壤硝化速率=（培养后土壤硝态氮质量分数培养前土壤硝态氮质量分数) / 培养天数；土壤铵化速率=（培养后

6、土壤铵态氮质量分数培养前土壤铵态氮质量分数) / 培养天数；土壤净氮矿化速率=（培养后土壤无机氮质量分数培养前土壤无机氮质量分数）/ 培养天数。数据处理用SPSS 13.0统计分析软件对不同海拔下土壤硝态氮质量分数、铵态氮质量分数和净氮矿化率等指标进行单因素方差分析，并用Microsoft Excel 2007进行图形的绘制。六、实验结果与分析六、实验结果与分析u 不同海拔样地土壤基底值u 不同海拔土壤硝态氮和铵态氮质量分数u 不同海拔土壤净氮矿化速率u 讨论u 结论从峨眉山不同海拔土壤基底值情况可以看出（表2），随着海拔的升高，土壤温度逐渐降低，土壤含水量、全氮和全磷质量分数则呈增加趋势。土

7、壤pH值和有机质质量分数对海拔梯度虽然没有表现出规律性的变化趋势，但均在3010 m海拔处达最大值。不同海拔样地土壤基底值表表2 不同海拔样地不同海拔样地土壤土壤基底值情况基底值情况不同海拔土壤硝态氮和铵态氮质量分数不同海拔梯度下土壤硝态氮和铵态氮质量分数均呈现显著差异（P0.05）。总的来说，随海拔梯度的升高，土壤硝态氮与铵态氮质量分数呈增加的趋势。在775 m海拔处，土壤培养前硝态氮质量分数为14.59 mg/kg，培养后为19.59 mg/kg。在金顶附近（3010 m海拔），土壤培养前后硝态氮质量分数分别达45.77和73.05 mg/kg。土壤铵态氮质量分数也有相似的变化趋势。低海拔

8、处（775 m），土壤培养前后铵态氮质量分数分别为13.40和77.79 mg/kg，而高海拔处（3010 m）其质量分数则高达27.80和90.57mg/kg。从图中可以看出，经过好气培养后土壤硝态氮和铵态氮质量分数均比培养前呈现不同程度的增加趋势。不同海拔土壤培养前后硝态氮质量分数增长相对较均衡，培养后的质量分数约为培养前的1.42.0倍；而培养后的铵态氮质量分数增加更为显著，并随海拔的不同表现出不同的增长幅度。培养后土壤铵态氮质量分数在2433 m海拔处增长最明显，达培养前铵态氮含量的5.96倍。注：图中不同小写字母表示不同海拔梯度各指标的差异显著性（P0.05）。不同海拔土壤净氮矿化速

9、率不同海拔土壤净氮矿化速率峨眉山不同海拔土壤的硝化速率、铵化速率和净氮矿化速率都成正值（图2）。硝化速率随着海拔梯度的升高呈现显著增加的趋势。775 m海拔处土壤硝化率仅为12.11%，3010m海拔处则分别增加到171.92%。不同海拔土壤样地铵化速率均在120%以上，2433m海拔处最高达295.34%。高海拔处（3010,2433 m）土壤净氮矿化率明显高于低海拔处（775, 1575 m）。低海拔处净氮矿化率仅为165.43%和155.50%，高海拔处则升高为320.86%和333.59%。讨论讨论高山生态系统中很多因素可能会对土壤矿质氮库产生影响。海拔梯度及其息息相关的土壤水温条件显

10、著的影响着土壤微生物动态和土壤矿质元素转化过程。凋落物质和量的变化强烈的影响着土壤中有机碳的供应水平，因而对土壤有机质和营养矿质元素的动态改变产生深刻的影响。此外，土壤的理化性质（土壤类型、土壤孔隙、土壤结构、土壤质地等）也显著影响着可溶性有机氮和无机氮的质量分数。本研究中峨眉山土壤铵态氮和硝态氮质量分数均随着海拔的升高而增加。有几个原因可以解释这个现象：首先，从不同海拔样地土壤基底值情况来看（表1），土壤中全氮质量分数是随着海拔的升高而逐渐增加的，而土壤全氮又和其重要组成部分的无机氮质量分数（硝态氮和铵态氮）呈显著相关性（表3），所以土壤铵态氮和硝态氮质量分数也呈现随海拔升高而增加的趋势。其

11、次，有研究表明含水量大小对氮素的铵化作用和硝化作用有明显的抑制作用，相关性分析也发现土壤含水量与硝态氮和铵态氮质量分数均呈显著负相关。峨眉山土壤含水量是随着海拔的降低而明显降低的（表1），因此，低海拔处的硝态氮和铵态氮质量分数显著低于高海拔处。第三，高海拔（3010 m）土壤尽管温度较低，但土壤肥沃，有机质质量分数高达96.05g/kg（表1），有利于微生物的生长和繁殖，使高海拔土壤中拥有较高的微生物生物量氮水平。而微生物生物量氮能在土壤中迅速的发生矿化作用，是无机氮的主要来源之一，因而高海拔土壤有更多的硝态氮和铵态氮。1）表中“*”表示相关性达到极显著水平（P0.01），“*”表示相关性达到

12、显著水平（P0.05）。表表3 不同海拔土壤氮矿化指标值与土壤基底值相关性分析结果不同海拔土壤氮矿化指标值与土壤基底值相关性分析结果土壤净氮矿化速率是单位时间内土壤有机态氮化合物经矿化作土壤净氮矿化速率是单位时间内土壤有机态氮化合物经矿化作用转化为易被植物利用的无机态硝态氮和铵态氮的量。净氮矿用转化为易被植物利用的无机态硝态氮和铵态氮的量。净氮矿化速率受多方面因素的综合影响，如土壤矿质元素水平、土壤化速率受多方面因素的综合影响，如土壤矿质元素水平、土壤有机质质量分数、土壤微生物数量与活性、土壤酶、土壤水温有机质质量分数、土壤微生物数量与活性、土壤酶、土壤水温状况或者一些人为活动状况或者一些人为活动(森林砍伐、森林火灾等森林砍伐、森林火灾等)都会对矿化速率都会对矿化速率产生影响。在本研究中，相关性分析表明土壤净氮矿化速率与产生影响。在本研究中，相关性分析表明土壤净氮矿化速率与土壤全氮质量分数呈极显著正相关（表土壤全氮质量分数呈极显著正相关（表3）。随着海拔梯度的升）。随着海拔梯度的升高，土壤全氮质量分数显著增加，土壤净氮矿化率明显加强。高，土壤全氮质量分数显著增加，土壤净氮矿化率明显加强。总体说明夏季峨眉山土壤氮素循环主要以矿化作用为主，使大总体说明夏季峨眉山土壤氮素循环