N、P添加对高寒沙地高山柳灌丛凋落物分解与土壤特性的影响

来源 :四川农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:t381598972
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凋落物作为陆地生态系统养分流动与元素循环的主要载体,凋落物分解对于改善土壤质地、改良土壤肥力具有重要作用。大气N沉降是陆地生态系统各组分含N量增加不可忽略的重要途径,由于人类活动的加剧,大气N沉降量逐渐增加,可能会影响凋落物分解,进而影响生态系统的发展演替与稳定性。以往模拟N沉降的相关研究表明,N添加会影响凋落物分解进程,这种影响因气候、生态系统的类型和添加浓度而不一致。目前,关于N添加对高寒生态系统凋落物分解的影响相关研究相对缺乏,高山柳作为高寒沙地生态修复的生物材料被广泛应用。因此,研究N、P添加下高山柳灌丛凋落物分解过程及土壤特性,有利于理解高寒沙地生态系统修复过程中凋落物的分解、土壤中养分积累和转化机制,并为其生态修复措施的调控提供科学依据。本文以川西北高原N沉降为背景,采用尼龙网袋法进行凋落物分解原位模拟试验,以未进行N、P添加的处理为对照(CK),设置3种施肥类型:单独N添加、P添加和N+P复合添加;3种施肥梯度:低浓度(N1、P1、N1+P1),中浓度(N2、P2、N2+P2)和高浓度(N3、P3、N3+P3)。研究了N、P添加的不同处理及水平对川西北高寒沙地高山柳凋落物分解过程、土壤C、N、P含量及酶活性的影响。主要结论如下:(1)低浓度N添加(N1:3 g/m2.a)显著促进了凋落物分解(P<0.05),中、高浓度N添加(N2:3 g/m2.a;N3:9 g/m2.a)处理前期抑制了凋落物分解,随着时间的延长抑制作用有所缓解,并逐步转化为促进作用。P添加和N+P复合添加均显著促进了凋落物分解(P<0.05),且浓度的升高促进作用增强。相同浓度水平下,N添加、P添加和N+P复合添加各处理间凋落物质量残留率差异达显著水平(P<0.05),凋落物质量残留率呈现出N+P复合添加<P添加<N添加,N+P复合添加更有利于凋落物分解。(2)低浓度N添加显著促进了凋落物木质素分解,中、高浓度N添加处理抑制了凋落物木质素分解,且随着浓度升高抑制作用增强;N添加明显促进了纤维素的分解,且随着N浓度的升高促进作用增强。P添加和N+P复合添加均显著促进了木质素和纤维素的分解,且均随着浓度升高促进作用增强。相同浓度水平下,N+P复合添加相对于N添加和P添加更有利于促进木质素和纤维素的分解。(3)低浓度N、P添加和N+P复合添加均显著促进了凋落物全碳的释放,且随浓度升高促进作用增强。低浓度N添加和N+P复合添加均显著促进了凋落物全氮的释放,中高浓度N添加处理前期促进了全氮释放,随时间的延长促进作用减弱,并逐步转化为抑制作用,而N+P复合添加随浓度的升高促进作用增强;低浓度P添加对全氮释放产生了抑制作用,随浓度的提高转化为促进作用。低浓度N添加显著促进了全磷的释放,随浓度升高促进作用减弱;低浓度P添加和N+P复合添加均抑制了全磷释放,随P添加浓度升高抑制作用增强,随N+P复合添加浓度升高则转化为促进作用。相同浓度水平下,高浓度N+P复合添加对凋落物全碳和全磷促进作用最强,而高浓度P添加对全氮促进作用最大。(4)N、P添加和N+P复合添加各处理的土壤TOC、EOC、DOC、NO3--N、NH4+-N和AP含量均呈增加趋势。低浓度N添加、P添加(N1:3 g/m2.a;P1:1 g/m2.a)处理中EOC、DOC、NO3--N、NH4+-N和AP含量均显著高于CK(P<0.05),DOC、NO3--N和AP含量随浓度的提高而显著增加,EOC和NH4+-N含量随浓度的提高降低,TN和TP无显著的变化。各浓度梯度的N+P复合添加均显著提高了EOC、DOC、NO3--N、NH4+-N和AP的含量,随浓度的提高TOC、NO3--N和AP含量显著增加,EOC、DOC和NH4+-N含量则有所下降。相同浓度水平下,N+P复合添加下土壤有机碳、硝态氮和速效磷含量增加幅度最大,而土壤全氮、全磷无显著变化。(5)N、P添加和N+P复合添加各处理的土壤蔗糖酶、纤维素酶、多酚氧化酶、脲酶和磷酸酶活性均随分解时间的延长呈显著增加趋势。低浓度N添加、P添加和N+P复合添加(N1:3 g/m2.a、P1:1 g/m2.a、N1P1:3 g N/m2.a+1 P g/m2.a)处理蔗糖酶、纤维素酶、多酚氧化酶、脲酶和磷酸酶活性均显著高于CK(P<0.05),蔗糖酶和多酚氧化酶随N浓度升高活性有所下降,纤维素酶、脲酶和磷酸酶活性呈显著增加趋势。蔗糖酶、纤维素酶和磷酸酶活性随P浓度的升高呈显著增加趋势,脲酶和多酚氧化酶活性有所下降。蔗糖酶、纤维素酶、脲酶、磷酸酶和多酚氧化酶随N+P复合添加浓度的提高有所下降。
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