模擬酸雨及氮沉降分別對(duì)亞熱帶典型樹(shù)種凋落葉分解的影響.pdf

1、酸雨導(dǎo)致一些地方已出現(xiàn)土壤酸化，養(yǎng)分淋溶，肥力下降，植被枯萎等現(xiàn)象。在自然條什下，土壤極度酸化后很難逆轉(zhuǎn)，假如土壤大面積酸化，后果將不堪設(shè)想。而在維持森林生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力、凈儲(chǔ)碳量、緩解土壤的酸化作用等具有不可替代的作用和地位。森林凋落物及其分解對(duì)于維持森林的養(yǎng)分循環(huán)、防止水土流失、保護(hù)土壤免受環(huán)境脅迫，具有重要的意義。前人對(duì)凋落物分解的研究工作發(fā)現(xiàn)了很多規(guī)律，但缺乏與酸雨的聯(lián)系。同時(shí)，雖然氮沉降、水分脅迫、干旱脅迫等對(duì)凋落物分解的影響有

2、些報(bào)道，但有關(guān)酸雨脅迫對(duì)凋落物分解的影響涉及的研究報(bào)告很少。從研究區(qū)域上，在亞熱帶的研究也不充分。在日益嚴(yán)重的酸雨脅迫壓力下，在酸雨重度危害的亞熱帶地區(qū)，深入研究酸雨對(duì)凋落物分解的影響非常緊迫。
　　 過(guò)量的大氣氮沉降引發(fā)了像土壤酸化、土壤營(yíng)養(yǎng)元素儲(chǔ)存失衡及水體富營(yíng)養(yǎng)化等一系列生態(tài)問(wèn)題。目前，關(guān)于氮沉降影響凋落物分解速率的研究結(jié)果大致可分為3種情況：一是促進(jìn)凋落物的分解，二是減緩凋落物的分解，三是對(duì)凋落物分解無(wú)顯著影響，N沉降對(duì)

3、凋落物分解的影響存在很大的不確定性，作用結(jié)果往往同試驗(yàn)的強(qiáng)度、試驗(yàn)所用的樹(shù)種和時(shí)間長(zhǎng)短等密切相關(guān)，應(yīng)該開(kāi)展進(jìn)一步的研究來(lái)進(jìn)行全面評(píng)估。作為僅次于歐洲和美國(guó)的世界第三大N沉降區(qū)，我國(guó)應(yīng)盡快開(kāi)展凋落物分解對(duì)N沉降響應(yīng)方面的研究，以便全面、深入地了解N沉降對(duì)我國(guó)陸地生態(tài)系統(tǒng)的影響。
　　 為揭示模擬酸雨及氮沉降分別對(duì)亞熱帶典型樹(shù)種凋落葉分解的影響，本研究在亞熱帶酸雨危害非常嚴(yán)重的浙江省臨安市設(shè)置實(shí)驗(yàn)樣地，選擇亞熱帶典型樹(shù)種馬尾松、木荷

4、、青岡凋落葉為研究對(duì)象，設(shè)置了pH4.0、pH2.5的酸雨，每個(gè)梯度下又分別設(shè)有10g、20g、40g重的三個(gè)處理；氮沉降設(shè)有高氮和低氮兩個(gè)處理；對(duì)照試驗(yàn)。本文通過(guò)在模擬酸雨和凋落葉厚度、氮沉降各自條件下，對(duì)中國(guó)亞熱帶典型樹(shù)種馬尾松、青岡、木荷凋落葉分解模式、氮等主要養(yǎng)分元素的釋放規(guī)律、凋落葉中分解酶活性的研究，建立凋落葉分解的數(shù)學(xué)模型，分析三個(gè)典型樹(shù)種凋落葉分解對(duì)模擬酸雨和凋落葉厚度、氮沉降響應(yīng)特點(diǎn)和規(guī)律，為在全球環(huán)境變化下，給凋落物

5、的分解提供更充分的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)和理論依據(jù)，同時(shí)對(duì)亞熱帶地區(qū)的生態(tài)環(huán)境建設(shè)和林業(yè)可持續(xù)發(fā)展也具有積極的推動(dòng)作用。
　　 模擬酸雨及氮沉降分別對(duì)這三個(gè)樹(shù)種凋落葉分解速率的影響，研究結(jié)果表明：酸雨抑制了凋落葉的分解，在同一酸雨梯度下，凋落葉越厚，分解速率越慢。因此，凋落葉厚度減緩了凋落葉的分解。由于分解速率常數(shù)k值是表征凋落物分解速率的常用指標(biāo)，通常k值越大，凋落葉分解速率越快，本研究中通過(guò)K值的大小表明酸雨和凋落葉厚度兩個(gè)因素對(duì)凋落葉分

6、解的影響。
　　 在前6個(gè)月，高氮明顯促進(jìn)了馬尾松凋落葉的分解，低氮顯著抑制了馬尾松凋落葉分解。在第16個(gè)月時(shí)，氮處理在一定程度上抑制了馬尾松凋落葉的分解。前6個(gè)月階段，木荷高氮處理的干重剩余率一直小于對(duì)照組和低氮處理，到第16個(gè)月時(shí)，對(duì)照組的干重剩余率顯著小于高氮處理和低氮處理；前6個(gè)月，高氮處理的青岡凋落葉的干重剩余率一直小于對(duì)照組和低氮處理。氮處理抑制了青岡凋落葉的分解，氮濃度越大，分解越慢，這點(diǎn)與木荷有相同之處。隨著時(shí)間

7、的推移，土壤氮素已積累到一定的濃度，氮素不再成為主要限制因素，有可能其它因素轉(zhuǎn)變?yōu)橄拗埔蛩?。這也說(shuō)明了，N沉降增加累積到一定程度后其對(duì)凋落葉分解的作用可能向相反效應(yīng)轉(zhuǎn)移。
　　 模擬酸雨及氮沉降分別對(duì)這三種樹(shù)種凋落葉營(yíng)養(yǎng)元素動(dòng)態(tài)變化的影響，研究表明：酸雨影響了凋落葉元素的釋放或者富集，不同的物種也有區(qū)別，如果初始濃度較低的物種，一般會(huì)表現(xiàn)為富集，初始濃度高的元素，一般會(huì)表現(xiàn)為釋放，因此要示具體情況而定。在酸雨及凋落葉厚度雙重影響

8、下，氮元素的變化是相當(dāng)復(fù)雜的，上升下降反復(fù)交替，也可能與周圍環(huán)境有關(guān)。氮沉降對(duì)元素的動(dòng)態(tài)變化影響最大的是氮元素，由于外源氮的加入，增加了氮元素的濃度，使凋落葉中氮的含量增加。模擬酸雨和凋落葉厚度、氮沉降對(duì)磷濃度、鉀濃度也產(chǎn)生一定影響，磷濃度呈上升趨勢(shì)，基本是富集狀態(tài)。鉀濃度基本是下降趨勢(shì)，一直表現(xiàn)為凈釋放。
　　 模擬酸雨及氮沉降分別對(duì)這三種樹(shù)種凋落葉分解酶活性的影響，研究表明：在凋落葉分解初期，馬尾松、青岡凋落葉的脲酶活性最高

9、，隨后逐漸旱降低趨勢(shì)，偶爾有起伏。到第16個(gè)月時(shí)，基本最低，而木荷的最高值卻出現(xiàn)在次年的8月份，凋落葉脲酶活性明顯受酸雨的影響。在同一酸雨梯度處理下，馬尾松凋落葉越厚，脲酶活性越低，反之亦然。因此，凋落葉厚度抑制了馬尾松凋落葉脲酶活性。與此同時(shí)，我們可以看到：20g重的脲酶活性，重度酸雨處理大于中度酸雨處理，40g也如此。可見(jiàn)，模擬酸雨及凋落葉厚度對(duì)馬尾松凋落葉的脲酶活性有抑制作用。這說(shuō)明模擬酸雨、凋落葉厚度對(duì)木荷凋落葉脲酶活性有影響外