氮添加对杉木人工林生长及土壤养分的影响

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中文摘要：杉木(Cunninghamia lanceolata)作为优良的用材树种，在我国南方被广泛种植。氮素是树木生长所必需的大量元素，是限制植物生长的主要因素。林下植物的生长与杉木竞争水分和养分的同时，在维护生态平衡上发挥着重要的功能，如保持地力、涵养水源等。研究杉木林生长状况须将林下植物作为有机整体一并考虑。本研究选取13年生的杉木人工林，开展氮添加试验，探索杉木人工林生长、土壤理化性质以及林下植被多样性等对氮添加的响应。试验设置1个氮添加处理和对照，共建立7个20m×20m的固定样地，其中处理4个样地，在每年生长季的5、7、9月干撒施入，剂量为100kg N/hm2。研究结果如下: 1、氮添加对杉木胸径生长的影响。氮添加林分平均胸径为15.45cm，高于对照样林分(14.44cm)。氮添加林分中DBH＜10cm的杉木所占比例为16.4％，高于对照样地(9.5％);DBH介于10-20cm之间的立木所占比例为75.7％，与对照林分没有差异，其平均胸径为16.46cm，高于对照8.1％;但是氮添加林分DBH＞20cm的杉木所占比例略低于对照样地。可见，氮添加有效地促进了林分中等径阶杉木的生长，降低了小径级林木的比例。 2、氮添加对土壤性质的影响。土壤可溶性有机碳氮含量随土层加深逐渐降低，处理样地明显大于对照样地。处理样地0-10cm土层可溶性有机碳含量为119.09mg/kg，高于对照样地93.89mg/kg的21.2％;处理样地10-30cm土层可溶性有机碳含量为108.41mg/kg，高于对照样地83.85mg/kg的22.6％;处理样地30-50cm土层可溶性有机碳含量为67.17mg/kg，高于对照样地55.09mg/kg的17.9％。土壤可溶性有机碳含量在各土层之间的差异显著，施肥可有效增加土壤中的含量。处理样地0-10cm土层可溶性有机氮含量为10.13mg/kg，高于对照样地8.59mg/kg的15.2％;处理样地10-30cm土层可溶性有机氮含量为9.91mg/kg，高于对照样地6.97mg/kg的29.6％;处理样地30-50cm土层可溶性有机氮含量为7.97mg/kg，高于对照样地6.48mg/kg的18.6％。土壤可溶性有机氮含量在各土层之间的差异不显著，施肥可在一定程度上增加其含量，但影响并不显著。施肥样地的0-10cm土层的微生物量碳含量为124.70mg/kg，高于对照样地116.22mg/kg的6.8％;10-30cm土层的微生物量碳含量为159.85mg/kg，高于对照样地115.81mg/kg的27.5％;30-50cm土层的微生物量碳含量为133.95mg/kg，高于对照样地97.19mg/kg的27.4％。各土层之间的差异显著，中层土微生物量碳含量要高于表层和底层。施肥样地微生物量碳含量显著高于对照样地。土壤微生物量氮含量在施肥样地与对照样地的各土层之间表现出的差异均不显著。土壤速效养分含量上，铵态氮全年平均含量为4.06mg/kg＞对照样地的3.40mg/kg。硝态氮全年平均含量为10.62mg/kg＞对照样地的2.75mg/kg。整体呈现出表层＞中层＞底层的结果，施肥样地与对照样地各土层的有效氮含量差异显著。施肥样地0-10cm的土壤氨化速率的全年平均值为3.79mg/kg＞对照样地的3.53mg/kg。10-30cm的土壤氨化速率的全年平均值为3.32mg/kg＞对照样地的2.15mg/kg。氮添加处理下的土壤氮氨化速率与对照样地差异显著。施肥样地0-10cm的土壤硝化速率的全年平均值为16.78mg/kg＞对照样地的10.46mg/kg。10-30cm的土壤硝化速率的全年平均值为9.80mg/kg＞对照样地的5.37mg/kg。氮添加处理下的土壤氮硝化速率与对照样地差异显著。 3、氮添加对林下植被的影响。施肥样地的林下植被盖度在8月份达到最大值37.2％，11月份达到最小值19.6％，施肥样她的总盖度＜对照样地。Shannon-Weiner指数在施肥样地介于1.19-0.67之间，低于对照样地1.43-0.71之间。丰富度指数也表现出8月数值最低，11月数值最高，施肥＜对照。物种均匀度指数在两种处理下变化不大。由此说明施肥并不能增加林下植被生物量，反而会降低蕨类植物的相对盖度。林下植物多样性也和氮添加呈负相关关系。

作者：

张浩伟

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关键词：

杉木人工林氮添加生长特性土壤养分植物多样性

授予学位：

硕士

学科专业：

森林生态

导师：

徐小牛；杨光道

学位年度：

2017

学位授予单位：

安徽农业大学

语种：

中文

中图分类号：