摘 要

氮是一种重要的生命元素，植物对氮的吸收必须以土壤微生物矿化的形式进行，才能将有机氮转化为硝态氮和铵态氮。土壤中氮素的矿化不仅仅是确定森林土壤氮素供应能力的主要依据，也是生态系统氮素循环与平衡研究的重要组成部分。土壤供氮条件是限制杨树生长的因素之一，而桤木作为固氮树种与杨树混配，有利于提高人工林氮素供应水平。本文是将江苏省西北部的泗洪县陈圩林场中的相邻的杨树人工纯林与杨树-桤木混交林各选取一块作为研究对象，对凋落物的分解特征、土壤中的初始元素、土壤的净氮矿化进行研究。本研究的结果表明：（1）在不同凋落物处理的情况下，土壤中NO₃^- -N的含量差异显著，但是土壤中NH₄ -N的含量差异不显著。（2）在混合凋落物处理的情况下，土壤中NO₃^- -N和NH₄ -N的含量最高，其氮素转化率也最高。土壤的氨化速率与土壤中的全氮呈显著正相关，与混交林的剩余率呈显著负相关。（3）杨树-桤木混交林的剩余率与其初始氮素的含量呈显著负相关，和初始碳素含量呈显著正相关，但是与C/N比的相关性不大。

关键词 ： 杨树；杨树-桤木混交林；凋落物分解；氮转化；铵态氮；硝态氮

Effects of litter decomposition on soil nitrogen transformation in different stands

ABSTRACT

Nitrogen is an important vital matter, and the absorption of nitrogen by plants must be performed in the form of microbial mineralization in the soil to convert organic nitrogen into nitrate nitrogen and ammonium nitrogen. Mineralization of nitrogen in the soil is not only the main criterion for determining the nitrogen supply capacity of forest soil, but also an important part of the research on nitrogen circulation and balance in ecosystem.The nitrogen supply condition of soil is one of the factors limiting the growth of poplar, and the alder mixed with the poplar is used as the nitrogen fixation tree to improve the level of nitrogen supply in the artificial forest. In this paper, two adjacent poplar artificial pure forests in Chen wei's field in the northwest of jiangsu province and pop-alder mixed forest are selected as the study objects to study the decomposition characteristics of the dropped object, the initial elements in the soil and the mineralization of the soil.The results of this study showed that: (1) there was significant difference in the content of NO₃^--N in soil with different litter treatments, but there was no significant difference in the content of NH₄ -N in the soil. (2) under the condition of mixed litter treatment, the contents of NO₃^--N and NH₄ -N in soil were the highest, and the conversion rate of nitrogen was the highest. The ammonification rate of soil was positively correlated with total nitrogen in soil, and negatively correlated with the residual rate of mixed forest. (3) the residual rate of the poplar - alder mixed forest was negatively correlated with the content of the initial nitrogen, and had a significant positive correlation with the initial carbon content, but the correlation with the C/N ratio was not significant.

Key words: Poplar; Poplars - alder mixed forest; Litter decomposition; Nitrogen conversion; Ammonium nitrogen; Nitrate nitrogen

目录

1.绪论 1

1.1研究背景 1

1.2研究的目的和意义 2

1.3国内外研究进展 2

1.3.1早期凋落物分解研究发展 2

1.3.2快速发展期凋落物分解研究进展 3

1.3.3全球变化下凋落物分解的研究进展 3

1.4凋落物分解过程中的养分动态、固定与释放 4

1.5研究内容 5

1.5.1人工林凋落物分解特征研究 5

1.5.2人工林凋落物分解对土壤氮素转化的影响 6

2.材料与方法 7

2.1 研究区概况 7

2.2 试验材料 7

2.2.1 凋落物的收集 7

2.2.2土壤的采集 8

2.3土壤与凋落物理化性质测定 9

2.4数据处理 9

3.结果与分析 10

3.1 不同林分下土壤基本理化性质 10

3.2 凋落物中初始元素的含量 10

3.3林分凋落物调查 11

3.4 混合对凋落物质量与养分分解的影响 11

3.5 土壤的氮矿化 12

3.5.1土壤培养前NH₄ -N、NO₃^--N、NH₄ NO₃^--N的含量 12

3.5.2土壤培养后NH₄ -N、NO₃^--N、NH₄ NO₃^--N的含量 13

3.5.3土壤氨化速率、硝化速率、矿化速率 15

4.主要结论 18

致谢 19

参考文献 20

1.绪论

1.1研究背景

森林可以为人类提供木材和森林副产品的多样性，提供氧气，保持水源，净化环境，为人类带来经济效益和生态效益。截止2015年，虽然我国的森林面积已经达到2.08亿公顷，占到陆地面积的22%，但是与世界平均水平的31%还相去甚远^[1]。因此，我国仍然是一个生态脆弱、缺乏林业的国家。自2000年10月起，国家正式启动了天然林资源保护工程，目的是为了从根本上控制生态环境继续恶化，保护生物多样性，促进社会经济的可持续发展。天然林资源保护工程一方面虽然加速了森林资源的修复，保障了国家森林资源的可持续发展，但另一方面却也进一步加剧了木材的供需矛盾。减少社会高速发展和木材需求的有效途径之一就是创造人工林和提高人工林的生产力水平。

根据联合国粮食及农业组织发布的《2015年全球森林资源评估报告》统计，截止至2015年，世界人工林面积为2.91亿公顷，根据我国第八次森林普查结果显示，2013年我国人工林面积达到6.9千万公顷，约占世界人工林面积的四分之一，居世界第一位^[1,2]。大面积地种植人工林不仅仅缓解了我国发展中带来的问题，而且带来了巨大的绿色经济效益，根据《2015中国林业发展报告》中统计，2014年我国林业总产值达到了5.4万亿元，并且呈现出逐年增加势态^[3]。然而，我国人工用林的生产力低下，即使面积占到了全国森林面积的13%，但只有39%的木材生产量，再加上大约80%的中幼林木材种植面积，木材的供应能力非常有限^[3]。

杨树(Populus)人工林面积在我国约6.67百万公顷，是世界上最大的杨树人工林中，特别在防护林、特种林中占有相当大的比重，也可以作为经济林使用，但大面积的杨树人工林在带来效益的同时，也带来了许多问题^[3]。2014年我国人工林建设中，纯林占59.78%，由于物种多样性不足，大面积杨树纯林的森林生态系统稳定性较差，病虫害频发，从而导致了树木的死亡率提高，同时，纯林对造林地土壤的种植面积也产生了很大的负面影响，造成了森林质量的下降^[3]。在《生态建设与改革发展：2012年林业重大问题调查报告研究》中将造林树种单一列为了防护林建设的主要问题之一^[4]。然而，人工混交林的建设可以有效地改善生态系统的稳定性，增加森林林下动植物的多样性，而且还可以促进养分的循环，增加人工林的产量，提高人工林的生产力水平。因此，为了促进生态文明建设，同时为保证社会经济的可持续发展，就有必要深入研究人工林的养分循环过程。