外加氮磷对红壤区湿地松林凋落物分解的影响毕业论文

1、JIANGXI AGRICULTURAL UNIVERSITY本科毕业论文题目： 外加氮磷对红壤区湿地松林凋落物分解的影响学 院：国土资源与环境学院姓 名：学号：专 业： 农业资源与环境班 级： 资环101班指导教师： 职 称：讲师二零一四年五月外加氮磷对红壤区湿地松林凋落物分解的影响目录 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 研究概况 21.1试验地概况 2 HYPERLINK l bookmark12 o Current Document 材料与方法 22.1实验设计与研究方法 22.2数据统计与分析 3 HYPERLINK l bookmark14 o Current Document 结果与分析 33.1凋落叶分解过程重量衰减规律 33.2凋落叶分解过程养分浓度变化 43.3凋落叶分解过程养分释放规律 53.4不同分解时期凋落叶C、N、P化学计量比及其与分解速率的关系6 HYPERLINK l bookmark16 o Current Document 讨论 74.1凋落叶分解速率对N、P添加的响应

3、 74.2凋落叶质量对分解速率的调控 7 HYPERLINK l bookmark18 o Current Document 参考文献 9致谢 10外加氮磷对红壤区湿地松林凋落物分解的影响 摘要以江西省泰和县的湿地松(Pinus elliottii Engelm.)林为研究对象，模拟N沉降 (10g N m- 2 a-1,N)、P积累(2.5g Pm- 2 a-1,P)和 N 沉降+P 积累(10g N -m2 - a- 1+2.5g P - m- 2 - a- 1, N+P)对凋落叶分解速率与C、N、P含量及其化学计 量比动态变化的影响，研究了外加 N、P源对湿地松凋落叶分解的影响。结果表

4、明：与对照(CK)相比，N、P和N+P均促进凋落叶的前期(0180d)分解，抑 制中期(180360d)、后期(360540d)的分解；至540d时分解速率表现为N、P 和CK无差异，但均高于N+P(P0.05) o N提高分解过程中凋落叶N浓度，N 含量表现为分解前期积累、后期释放；P提高分解过程中凋落叶P浓度，P含量 持续积累；N+P提高N和P浓度，分解前期N、P含量积累，后期释放；而不 同处理的C含量均表现为释放。凋落物基质C/N、C/P、N/P与分解速率的相关性随分解阶段而表现各异。综合来看，N沉降和P富集叠加效应具有抑制森林凋 落物分解过程的潜在性。关键词：碳氮磷化学计量比；凋落物分

5、解；湿地松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。实验处理N和P的添加物分别是NH4NO3和NaH2PO4，尼龙网袋放置完成后将625mgN、156mgP、或62

8、5mgN+156mg R溶解于1 L自来水中，用手持式喷雾器均匀喷 施于每个对应的实验处理地表，CK喷施等量的自来水。以后每隔90d重复上述实验步 骤，并于喷施前从每种处理上收集1个尼龙网袋带回，至540d时结束，共计6次。每次 收集到的尼龙网袋，轻柔清理表面杂物，用清水洗净，45C烘干恒重。然后称重、磨碎、过筛，测定有机C、全N、全P浓度。有机C测定采用重铬酸钾外源加热法；全N和 全P测定，先用H2 SO4和H2O2消煮，后分别用凯氏定氮法和钼锑抗比色法(鲁如坤，1998)。2.2 数据统计与分析将凋落叶分解天数内重量的变化换算出不同阶段的分解速率；不同分解天数的凋 落叶C、N、P浓度乘以其

9、相对应的重量，换算成每袋凋落叶 C、N、P含量。用双因素 方差分析检验处理方式、分解天数及其交互作用对凋落叶N、P浓度、C、N、P含量及其化学计量比的影响；单因素多重比较分析不同处理方式之间或不同分解天数之间的 异同；Pearson关分析检验分解速率与凋落叶C、N、P化学计量比的关系。使用 SPSS(13.0软件进行数据分析，显著性取a=0.05水平。3结果与分析3.1凋落叶分解过程重量衰减规律从540d内6次取样称重的数据来看，不同处理方式之间分解过程的重量衰减平均速 率差异不显著(F3, 68 =0.225, P=0.879)。但分别分析不同分解天数重量衰减的数据， 发现180d内的分解速

10、率表现为P、N+PNCK ； 360d内，N与P的分解速率大于 N+P和CK ； 而540d内, N+P的分解速率低于N、P和CK(图1)。显然，许多因素共 同影响和控制着湿地松叶分解的重量衰减，不同处理改变了凋落叶分解过程的时间模 式。将分解天数0180d、180360 d、360540 d分别定义阶段I、U和川。CK处理 不同分解阶段分解速率表现为，阶段I( 3.06mg g- 1 d- 1 )和阶段U ( 2.98mg - g- 1 d-1 )慢于阶段川(6.80 mg - g- 1 d- 1 )，前、中期慢、后期快；N表现为慢(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均表现为快(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 )。图1氮磷添加对凋落叶分解过程重量衰减的影响Fig.1 Effects of N and P additions on litter mass losses with increasing decomposition time平均值(标准误(n=3)，不同字母表示不同处理之间差异显著(P0.05)，下同；初始分解重量为5g 袋-1。凋落

12、叶分解过程养分浓度变化不同处理方式、分解时间及其交互作用对凋落叶分解过程 N和P浓度的影响均达到 极显著（表1）。不同分解阶段不同处理方式之间凋落叶N和P浓度高低规律均未表现出一致性，但平均值来看，N和N+P的凋落叶N浓度高于P和CK，P和N+P的凋落叶P 浓度高于N和CK，且N+P的影响高于N和P（图2）。CK的凋落叶N浓度随分解天数 先逐渐升高，至360d后开始下降；P浓度前、中期较为稳定，至360d后开始升高。N 和N+P的N浓度表现为前期快速升高，中、后期下降，到540 d时，又有所回升；而P 的N浓度表现为先前、中期逐渐升高，360 d起开始逐渐下降。N的P浓度表现为前、 中期较为稳

13、定，后期（360540 d）逐渐上升；P表现为随分解天数逐渐上升；而N+P 表现为前期快速升高，然后稍有回落后，一直保持相对稳定（图2）。表1处理方式、分解时间对分解过程湿地松凋落叶N、P浓度、C、N、P含量及其化学计量比影响的方差分析Tab.1 ANOVA of effects of treatments and decomposition time on litter N, P concentration,C,N and Pcontents， and their stoichiometric ratiosF值变量处理方式df = 3分解时间df = 5处理方式x分解时间df= 15* *

14、* * * * *N浓度65.8673.8721.67* * * * * * *P浓度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分解天数(i)45054090180图2外加氮磷对凋落叶分解过程

15、养分N P浓度动态变化的影响Fig.2 Effects of N and P additions on the changes of litter N and P concentrations with decompositiontime凋落叶初始N和P浓度分别为6.24 mg g-1和0.32 mg g- 1O凋落叶分解过程养分释放规律不同处理方式、分解时间及其交互作用对凋落叶分解过程 N和P含量的影响均达到 极显著（表1）。不同分解天数的不同处理方式之间凋落叶 C、N和P释放规律各异。N 和CK每袋凋落叶C含量表现为前期波动，270d以后开始逐渐下降，即C不断的释放， 而P和N+P）总体上

16、均表现为C含量逐渐下降；至540d时，C释放量表现为N +PP CK N o 4种处理方式N含量总体上均表现为先升高，后降低的变化趋势，但转折 点有别；至540d时，N释放量表现为N+PvPvN和CK。N和CK凋落叶P含量均表 现为前、中期相对稳定，到后期逐渐提高；P表现为随分解天数增加而逐渐提高；N+P 表现为先较快增加后，逐渐缓慢下降；至540d时，P释放量表现为P CK NvN+P（图 3）oMifM.nira.wa图3氮磷添加对凋落叶分解过程C、N P含量动态变化的影响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 不同分解时期凋落叶C N、P化学计量比及其与分解速率的关系处理方式和分解时间及其交互作用对凋落叶分解过程C、N、P化学计量比的影响均为极显著（PvO.001）表1）。随着分解时间的延长，不同处理方式凋落叶C/N、C/P和N/P呈现出多样化的响应过程，总体来看，C /N平均值表现为N+P低于N、P和CK， 且均低于凋落叶的原始C/N ； C/P比平均值表现为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比平均值表现为NCK+N+P+P（表 2）。表2不

18、同处理方式0540d分解天数凋落叶C、N、P化学计量比的平均值（n=15）Tab. 2 Average of litter C,N and P stoichoimetricratios for each treatment during the decomposition time of 0-540days处理方式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同列不同小写字母代表不同处理间差异显著（P0.05 ）。下同。相关分析表明（表3），凋落叶前期（90d和180d）的C/N与0540d的分解速率呈正相 关，即凋落叶前期C/N控制着分解速率，估计与N添加后较快降低C/N，从而抑制分解 过程有关，可初步推断N沉降具有抑制凋落叶分解速率的潜在性。分解至90 d和180d时的凋落叶C/P与0180 d的分解速率均呈负相关，而180 d、270 d和360 d的C /P与 180360 d的分解速率呈正相关，推断适量的P添加可降低凋落叶C/P,从而提高凋落 叶的分解速率，但过量的P添加，在降低C /P的同时，会一定程度地抑制分解速率

20、。分 解至180 d时的凋落叶N/P与0180d的分解速率呈负相关，而180d、270d和360d的N/P 与180360 d的分解速率呈正相关，进一步表明适量的 P添加能够显著克服N沉降负面 效应，从而提高分解速率，但长期的P添加，提高凋落叶的N/P比，反而会抑制分解速 率。综合来看，凋落物质量(C/N、C/P、N/P化学计量比)与其他因素共同控制着湿地松 凋落叶的分解过程。表3不同分解天数凋落叶 C、N、P化学计量比与不同阶段分解速率的相关性(n=12)Tab.3 Correlations among the ratios of litter C, N, P and decompositi

21、on rates during the different stages分解速率化学计量比 分解天数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*显著(P0.05)，* * 极显著(P0.01)，* * * 极显著(P0.001)。4讨论4.1 凋落叶分解速率对N、P添加的响应养分元素N、P通常是陆地植物和土壤微生物生长的关键限制因素(Waring&Schles in ger, 1985)。凋落叶N、P含量的相对不足(较高的C/N比和C/P比)，限制了微生 物的生长和发育，从而将N和P强烈固持于凋落叶中(Berg， 1986)。而外源性N和P 的输入，可改变凋落叶化学成分，提高N和P含量，有效补充分解者微生物的需要，促 进微生物的

23、生长，从而从理论上来讲，有助于加速凋落叶的分解速率。然而，以往大量N添加实验和有限的P添加实验均表明，N、P添加并没有一致性地表现为加快凋落物 的分解(Berg& Ekbohm， 1991; Lockaby etal.， 1996; Micks etal.，2004； Knorr etal.， 2005)。本研究表明，N和P均表现前12个月为促进效应，而至18个月时，两者与对照均无显著差异（图1）。李考学（2007）也发现N沉降提高长白山2种针叶树种凋落物前 期分解的速率。而廖利平等（2000）发现，不同的N源影响凋落叶的分解速率，添加硝 态N表现为促进效应，而铵态N却与对照无差异。徐国良等（

24、2005）、樊后保等（2008）、 包和林等（2009）均发现，低N处理有促于凋落物的分解，而高N处理表现为抑制或无显 著影响。Aumen等（1985）和Lockaby等（1996）发现，单独的P添加并不能促进凋落物的分 解，而Elwood等（1981）、Qualls和Richardson（2000发现，P添加可以提高凋落物中的P 含量，加快C释放，从而促进凋落物的分解。可见，N和P添加对凋落物分解速率的影响因树种、气候条件、土壤类型、处理方式及其强度的不同而表现各异。因此， N 效应可能受环境N饱和程度的调控，而P所产生的影响与P富集而导致土壤污染密切相 关，且N、P平衡（如凋落叶N/P比）

25、也是调控微生物活性，影响凋落物分解进程的关键因 素（Qualls&Richardson, 2000）。为此，也不难解释N+P6个月时表现为促进效应，12 个月时表现为与对照无差异，而至18个月时，却表现为抑制效应（图1），N、P存在明显 的叠加效应。从而可以推断，外加氮磷具有抑制红壤区森林凋落物分解的潜在性。4.2 凋落叶质量对分解速率的调控不同处理均一定程度地影响了分解过程凋落叶 N、P浓度、C、N、P元素的释放 规律及其化学计量比（图2、图3和表2）。总体看来，N有利于提高分解过程凋落叶N 浓度，降低C/N，并导致分解前期N含量积累，后期释放；P有利于提高P浓度，降 低C/P，并导致P含量

26、的持续积累；N+P有利于提高N和P浓度，降低C/N和C/P， 控制N/P，并导致分解前N、P含量积累，后期释放；而不同实验处理的 C含量均表 现为释放，但释放强度及其时间模式有别。这与以往绝大多数的研究结果类似（Berg&Staa, f 1980； Pagioro& Thomaz，1999；莫江明等，2004；项文化等，2005）。凋落物质量是控制分解速率的重要因素 （Berg& Ekbohm，1991； Aerts，1997； Knorr et al.，2005）。本研究的相关分析表明，阶段I时C/N和C/P比共同调控凋落叶的分解 速率，阶段U时C/P和N/P比共同调控凋落叶的分解速率，而阶

27、段川时凋落叶C、N、P化学计量比与分解速率无显著相关性。这进一步表明，不同阶段调节凋落物分解速 率的主导因素有别（Aerts，1997；方华和莫江明，2006），同时也较好地验证了 Berg和 Staaf（1980提出的凋落物分解前期主要受 N、P含量调控的学说。综上所述，N和P 添加影响凋落叶养分浓度及其 C、N、P比等凋落物基质的质量，并与其他因素共同 控制着凋落叶的分解过程。参考文献包和林，张艳荷，侯丹，等.2009氮、硫沉降下凋落物分解失重规律.中南林业科技大学学报，29( 5):77- 81.樊后保，刘文飞，裘秀群，等.2007杉木人工林凋落物量对氮沉降增加的初期响应生态学杂志，26( 9):1335- 1338.樊后保，刘文飞，徐雷，等 2008.氮沉降下杉木(Cunninghamia Ianceolat