库滨带典型植物土壤有机碳氮矿化潜势

【摘要】库滨带作为陆域“汇”景观,在对非点源污染物净化同时,其自身也产生污染。一方面随着库滨带生态功能降低,非点源污染物不断增加的同时库滨带净污能力丧失,库区水质受到污染,另一方面库滨带植物残体分解,提高土壤肥力的同时,增加了向水体释放养分的风险,成为水体污染的“源”。研究库滨带植物残体分解对土壤碳、氮矿化的影响,对认识库滨带生态系统碳氮循环及其对库区水体的潜在威胁有重要意义。丹江口水库库滨带植物种类丰富,草本植物与其他植物群丛分布多样。本文以丹江口水库库滨带典型土壤—黄棕壤为培养基质,4种典型群丛植物(柑橘和蛇床、小飞蓬和苘麻)为研究对象,采用好氧连续培养法,研究了植物影响下土壤有机碳、氮矿化潜势,结合植物化学性质重点探讨了土壤碳氮变化对植物的响应特征与生物学机制,并在对比分析添加混合植物与单一植物的有机碳、氮矿化特征基础上,探讨了植物物种多样性对土壤有机碳、氮固定潜力的影响。主要结论如下：(1)添加植物对土壤有机碳矿化表现出明显的激发效应。添加植物处理有机碳矿化量及矿化速率显著高于对照,未添加植物处理61d释放646.47mg·kg-1CO2,添加植物处理总矿化量达1478.53mg·kg-1～2448.36mg·kg1,以蛇床根(SR)最低,柑橘叶(GL)最高,占培养基质有机碳的9.53%-14.54%,高出对照0.54～1.36倍；同种植物茎叶处理的矿化量高于根处理。培养前期0～3d有机碳矿化速率最快,属快速分解期,日均矿化量达到76.50mg·kg-1～220.20mg·kg-1,显著高于培养中、后期,所有植物前3d矿化累计量占总累计量的15%～30%。添加植物后土壤碳矿化量可用一级动力方程拟合,拟合结果较好。(2)添加植物后土壤硝态氮含量是铵态氮含量的7.58～20.34倍,土壤氮矿化作用主要表现为硝化作用,且添加茎叶处理的土壤有机氮矿化较根处理表现出明显优势。柑橘叶(GL)、苘麻茎叶(QL)61d净氮矿化量较其他处理高,依次为GL(99.52mg·kg-1)>CK(79.53mg·kg-1)>QL(71.62mg·kg-1),3～51d矿化速率逐渐上升,之后趋于稳定；柑橘叶+小飞蓬茎叶(GL+PL)和柑橘叶+小飞蓬根(GL+PR)在培养前期3～21d矿化量为负值,21d之后逐渐增大,61d净氮矿化量为46.34mg·kg-1和46.21mg·kg-1;蛇床茎叶+苘麻茎叶(SL+QL)和蛇床根+苘麻茎叶(SR+QL)处理在41d前土壤有机氮转化以微生物固持为主,变化不明显,后期矿化量逐渐增大。根处理和根处理的混合样整个培养期矿化量在-7.82mg·kg-1～6.86mg·kg-1之间波动。至培养结束时,柑橘叶(GL)处理氮矿化量是99.52mg.kg-1,高于对照9.99mg·kg-1,其他均小于对照；添加GL促进了土壤氮素矿化,而其他植物则发生抑制作用。(3)植物初始化学性质影响了土壤有机碳、氮矿化过程。其矿化速率与植物全氮呈显著正相关关系,与木质素、C/N和木质素/N成极显著负相关关系,与纤维素、半纤维素呈负相关关系,但不显著。(4)混合植物有机碳、氮矿化量与单一植物矿化量之和没有显著差异,2种植物间无显著加合反应,可采用单个植物种估测库滨带土壤有机碳、氮矿化潜势。
【作者】蒋娟；
【导师】郭忠录；
【作者基本信息】华中农业大学，水土保持与荒漠化防治，2014，硕士
【关键词】有机碳矿化；氮矿化；矿化速率；木质素；激发效应；

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