摘 要

当前的陆地生态系统氮的输入量较20世纪初增加了一倍。随着氮沉降的增加，可能会对森林凋落物分解造成很大的影响，森林掉落物是影响森林能量循环和物质流动的关键。本实验在江苏省东台林场内，设置五个不同的氮处理，用硝酸铵溶液模拟氮沉降水平，浓度分别为 ( 0 g N·m^－2·a^－1 ) 、低氮沉降( 5 g N·m^－2·a^－1 ) 、中氮沉降( 15 g N·m^－2·a^－1 ) 和高氮沉降( 30 g N·m^－2·a^－1 )，从而研究不同氮沉降对凋落物分解的影响。主要结果如下：

1、除了高浓度氮添加处理中的树枝，不同氮添加对树枝、树叶凋落物木质素分解均有抑制作用。其中N2浓度氮添加下，凋落物木质素分解量最小。

2、在N2中浓度的氮添加下，对树叶凋落物纤维素分解有促进作用，其他浓度下对凋落物树叶纤维素分解有抑制作用。

3、除了N4浓度对树枝凋落物纤维素分解量有抑制作用之外，其他浓度下均促进了树枝凋落物纤维素的分解。

4、施氮处理会减弱凋落枝木质素/纤维素比值受SMBC/SMBN变化的影响。

关键词：凋落物分解；木质素；土壤理化性质

Effects of Nitrogen Application on Lignin and Cellulose Content and Soil Microbial Biomass Ratio in Artificial Poplar Trees

ABSTRACT

The input of nitrogen in the current terrestrial ecosystem has doubled from the beginning of the 20th century. With the increase of nitrogen deposition, it may have a great influence on the decomposition of forest litter. Forest fall is the key factor affecting forest energy cycle and material flow. In this experiment, five different (0 g N·m^－2·a^－1), low nitrogen deposition (5 g N·m^－2·a^－1), medium nitrogen deposition (15g N·m^－2·a^－1) and high nitrogen deposition (30 g N·m^－2·a^－1) were used to study the effect of different nitrogen deposition on litter decomposition. The results showed that:

1. In addition to the high concentration of nitrogen in the treatment of branches, different nitrogen on the branches, leaves litter lignin decomposition are inhibited. The lignin content of litter was the smallest.

2.Under the addition of nitrogen in N2, the cellulose decomposition of leaf litter was promoted, and the decomposition of cellulose in litter was inhibited at other concentrations.

3.In addition to the inhibitory effect of N4 concentration on the decomposition of cellulose in litter, the decomposition of cellulose from litter was promoted at other concentrations.

4. Nitrogen application treatment will reduce the litterfall lignin / cellulose ratio by SMBC / SMBN changes.

Key words：Litter decomposition；Lignin；Soil Physical and Chemical Properties

【目录】

一、前言 1

1.1研究目的与意义

1.2研究背景 1

1.3国内外研究进展 2

1.3.1氮沉降的含义与凋落物分解 2

1.3.2影响凋落物分解的主要因子 3

1.3.3氮添加通过改变凋落物木质素和纤维素改变凋落物分解速率 3

1.3.4氮沉降通过土壤微生物影响凋落物分解 4

二、研究区概况与研究方法 4

2.1研究区概况 4

2.2试验方法 5

2.2样地设置 5

2.4实验处理 5

2.5样品采集 6

2.6数据计算和统计分析 6

3结论与讨论

3.1氮添加对凋落物分解过程中主要化学成分的影响 7

3.2氮添加对凋落物分解速率的影响 9

3.3氮添加对木质素分解量和纤维素分解量的影响 9

3.4不同氮添加下土壤微生物生物量分析 12

3.2氮添加下SMBC/SMBN与凋落物木质素/纤维素比值的关系 13

结论 14

致谢 15

参考文献 16

1.前言

1.1研究目的与研究意义

当前的陆地生态系统氮的输入量较20世纪初增加了一倍。我国已成为全球三大氮沉降集中区之一（分别为欧洲、美国和中国），随着我国经济的进一步发展，氮沉降问题还会越来越严重。本研究拟在中国杨树人工林分布较为集中的江苏省北部展开室外氮添加实验，结合室内分析试验明确不同浓度氮添加对于不同龄级江苏杨树人工林凋落物分解速率的影响规律，揭示氮添加对杨树人工林土壤总有机质和活性有机质变化的影响规律。

首先，森林凋落物是森林生态系统的重要组成部分，凋落物分解是森林生态系统物质循环和能量流动的重要过程, 它不仅释放养分供植物再吸收利用, 而且对土壤稳定有机碳的形成产生影响。^[1]它在土壤中的分解, 对恢复和增加土壤肥力, 改善树木营养和提高森林生产力, 保持森林生态系统平衡, 有着极为密切的关系。国内外有关氮沉降对森林凋落物的影响研究结论不一。N作为植物生长发育不可缺少的元素之一，施用N肥能使叶面积加大，提高植物体的光合能力，增加光合产量；然而，氮沉降也能导致土壤酸化和盐基养分的淋失，进而对林木生长产生负面影响。所以，氮添加对森林凋落物的分解速率以及对土壤有机质的影响对整个生态系统的物质循环和能量流动是非常重要的。模拟氮沉降是否增加森林凋落物分解速率往往取决于试验所用的树种、氮处理类型、试验方法和试验进行的时间长度等因素。氮沉降对凋落物分解影响下不同的响应机制和在什么情况下发生，对预测由于人为因素导致增加的N进入全球循环的后果非常重要，凋落物分解过程是维持物质循环和能量循环的关键，所以本研究对进一步了解氮沉降对凋落物过程的影响及其影响机制具有重要的理论指导意义。同时，本研究对目前氮沉降全球化趋势，杨树人工林在不同阶段氮沉降的情况下该如何更好的种植与管理，如何保证人工杨树林的经济效益和生态效益是现在非常重要的问题。研究杨树人工林的微生物分解凋落物的过程，将具有很强的实践指导意义。