模拟氮磷沉降与凋落物处理对红松林土壤有机碳的影响

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氮和磷是森林中植物生长的营养元素。凋落物可以为植物提供生长和发育所需要的营养。红松(Pinus koraiensis)林作为重要的森林资源,维持并调节着生态系统的物质循环与能量流动。但人类活动导致大气中的氮和磷含量急剧增加,导致植物凋落物量与土壤有机碳含量受到影响,破坏了碳循环的平衡。另外,凋落物会通过影响土壤有机碳的变化,进而影响土壤肥力、植物的生长和发育以及生态系统的生产力。因此,本研究以红松人工林与阔叶红松林为对象,每个林型设置3块样地,每块样地内布设12个样方。每个样方实施两种处理。(1)凋落物处理:去除(R)、添加(A)和对照(CK2)3个水平;(2)模拟氮磷沉降处理(以下称为氮磷处理):2018年(试验第一年)和2019年(试验第二年)5~9月,分别使用(NH4)2SO4和(NH4)2HPO4作为氮源和磷源进行该处理。设置低浓度(L)、中浓度(M)、高浓度(H)和对照(CK1)4个水平。2018年和2019年的5月、8月和10月在每个样方内,随机选取3个30 cm×30cm的取样点,每个取样点采集0~20 cm土壤样品,测定土壤有机碳各组分的含量,探究不同林型红松林内氮磷和凋落物处理后它们的的差异,旨在阐明氮磷和凋落物处理对两种林型红松林土壤有机碳的影响。主要研究结果如下:(1)中浓度氮磷处理下,土壤总有机碳、惰性有机碳、颗粒有机碳和易氧化有机碳含量以及胡富比最高;高浓度氮磷处理下,土壤轻组有机碳、胡敏素有机碳含量以及胡腐比最高;无氮磷处理下,土壤腐殖酸有机碳和胡敏酸有机碳含量最高;低浓度氮磷处理下,土壤富里酸有机碳含量最高。(2)凋落物去除处理下,土壤总有机碳、惰性有机碳、富里酸有机碳、胡敏素有机碳和轻组有机碳含量最高;凋落物添加处理可以提高土壤颗粒有机碳和易氧化有机碳含量。凋落物处理会促进土壤腐殖酸有机碳、胡敏酸有机碳的释放和胡富比和胡腐比的下降。(3)在两种林型红松林中,试验第二年与试验第一年相比,土壤总有机碳、颗粒有机碳、惰性有机碳、易氧化有机碳、富里酸有机碳和胡敏素有机碳含量分别减少了11%、12%、11%、12%、35%、25%和24%。轻组有机碳、腐殖酸有机碳和胡敏酸有机碳含量分别增加了59%、29%和60%。综上,氮磷处理与凋落物处理可以促进土壤有机碳组分与腐殖质组分有机碳的积累与释放,改变土壤有机质的腐殖化程度和土壤腐殖质的质量。试验年份对各月红松林中土壤有机碳组分与腐殖质组分有机碳有显著影响。
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