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氮添加对秦岭华山松抚育间伐剩余物分解的影响

2022-02-25赵传庭张硕新庞军柱张胜利

关键词:铵态氮硝态间伐

赵传庭,张硕新,2,庞军柱,2,张胜利,侯 琳,2

(1西北农林科技大学 a林学院,b资源环境学院,陕西 杨凌 712100;2陕西秦岭森林生态系统国家野外科学观测站,陕西 宁陕 711600)

自工业革命以来,由于化石燃料的使用、汽车尾气的大量排放、含氮化肥的生产和使用及畜牧业发展等原因,造成大气氮沉降量不断增加,在未来的几十年内这种趋势还将持续下去[1-2]。氮沉降的不断增加会导致生态系统氮富集,影响土壤中养分的转化与固定,改变凋落物的群落组成和基质质量,进而对生态系统的结构与功能产生影响[3]。

在营林工作中,森林抚育间伐能调整林分密度,使林分空间结构趋向合理,促进林木生长,达到提高林分和林木质量的目的[4]。森林抚育间伐剩余物是指在森林抚育经营过程中形成的除标准木材以外的部分,主要包括树梢、小径木、树皮、灌木、树叶、树根等[5]。森林抚育间伐剩余物的分解与森林凋落物的分解过程十分相似,都是森林生态系统物质循环和能量转换的重要途径。对于森林生态系统而言,氮沉降直接影响森林群落的组成和化学成分,而我国目前已成为三大氮沉降地区(欧洲、美国和中国)之一[6]。在欧洲,Nihlgard[7]和Vestgarden[8]的研究表明,氮添加对针叶林凋落物的分解有促进作用。在美国俄亥俄州,Kuperman[9]发现,随着氮沉降的增加,白栎林凋落物分解加快。黄忠良等[10]和莫江明等[11]在我国鼎湖山研究发现,少量的氮沉降会促进季风常绿阔叶林凋落物分解;但魏子上等[12]在天津研究发现,模拟氮沉降对凋落物分解无明显影响;另外,韩雪等[13]在北京西山林场研究发现,不同水平氮沉降均对辽东栎凋落物的分解产生了抑制作用。总之,关于氮沉降对凋落物分解的影响尚未有统一的结论。在此背景下,研究氮沉降对华山松抚育间伐剩余物分解的影响具有重要意义。我国的氮沉降研究主要集中在亚热带地区,温带地区开展的研究较少。秦岭是我国南北地区气候的分界线,是一个大尺度、复合性的生态过渡带,是我国生态环境保护与建设的一道绿色屏障[14]。华山松(Pinusarmandi)是秦岭地区主要成林树种之一。为此,本试验以秦岭地区华山松林为研究对象,采用尼龙分解袋法,研究氮添加对华山松抚育间伐剩余物分解的影响,这对于预测和揭示氮沉降下该地区森林生态系统养分循环过程具有重要意义,也可为秦岭地区华山松林的保护和可持续经营提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

本研究在陕西省汉中市佛坪县的陕西观音山国家自然保护区内进行,地理位置为33°41′32″N,107°57′10″E,海拔1 440 m左右。试验区气候属于北亚热带湿润季风气候,年平均气温11.6 ℃,极端最高气温36.5 ℃,极端最低气温-14.5 ℃。年均降水量925.8 mm,降雨年内分配不均,多集中于7-9月,占全年降水量的55%左右。土壤为山地黄棕壤,pH偏酸性。试验区内植物种类丰富,群落结构复杂。乔木树种主要有华山松(P.armandi)、油松(P.tabulaeformis)、锐齿栎(Quercusalienavar.acutesserrata)等,灌木有细枝绣线菊(Spiraeamyrtilloides)、绿叶胡枝子(Lespedezaformasa)、美丽悬钩子(Rubusamabilis)、黄花柳(Salixcaprea)等。

1.2 研究方法

1.2.1 样地设置 于2019年4月在秦岭中段南坡的陕西观音山国家级自然保护区的试验区内设置3块长期没有人为干扰的、具有代表性的20 m×20 m的华山松林样地,每块样地内再设置16个1 m×1 m的小样方,共48个小样方,每个小样方间留有约1 m的缓冲带,防止不同氮添加处理间相互干扰。

1.2.2 试验设计 2019年4月初,在当地华山松林中收集华山松抚育间伐剩余物(主要成分是质量分别占90%和10%的华山松叶和枝),带回实验室用蒸馏水将泥土冲洗干净, 65 ℃烘干至质量恒定。将10 g华山松抚育间伐剩余物装入长、宽均为200 mm的尼龙分解袋中(底面孔径为0.5 mm,防止华山松抚育间伐剩余物遗失;上面孔径设置为2 mm,以方便土壤微生物和小型动物进出)。放置前随机取分解袋5袋,测定抚育间伐剩余物样品初始质量和化学性质,其有机碳含量为(387.31±12.41) g/kg,全氮含量为(7.43±0.13) g/kg,全磷含量为(0.73±0.02) g/kg,木质素含量为(365.7±6.2) g/kg,纤维素含量为(207.5±3.9) g/kg。

2019年5月底在每块样地的16个小样方内各放置6个分解袋,3块样地共放置抚育间伐剩余物分解袋288个。在放置分解袋前,先清除土壤表层的枯落物,分解袋均匀放置在土壤表面且相互间隔5 cm以上, 并用10 cm长的钢钉固定。

所设样地位于秦岭南坡,远离城市且周围绝大部分为森林,只有极少量农田分布,只受到附近108国道(距样地300~700 m)汽车尾气的轻微影响。根据秦岭地区的氮沉降量介于21.72~70.57 kg/(hm2·a)和文献中氮添加的设置方式[15],每块样地设置3种不同形态的氮添加处理,分别为铵态氮(NH4Cl)、硝态氮(NaNO3)、混合态氮(NH4NO3);每种形态氮素设5个添加水平,分别为N1(0.5 g/(m2·a))、N2(1.25 g/(m2·a))、N3(2.5 g/(m2·a))、N4(5.0 g/(m2·a))和N5(10.0 g/(m2·a)),另外以N0(0 g/(m2·a))为对照(CK),共计16个氮处理,每块样地的每个小样方对应一个处理,为1个重复,3块样地共3次重复。将计算好质量的3种氮素分别溶解到蒸馏水中,在每个小样方上方50 cm高度用手持式喷雾器均匀喷洒溶液于凋落袋的表面,为排除水分对试验的影响,对照组小样方喷洒等量的蒸馏水,每3个月喷洒1次,即2019-05-30、2019-08-30、2019-11-30和2020-02-29共4次。

1.2.3 分解袋的收集与处理 每次收集分解袋在施氮处理之前,从放置分解袋算起,前3个月每月收集1次,即2019年6,7,8月底收集;随后是每2个月收集1次,即2019年10月、12月和2020年2月份(由于受新型冠状病毒的影响,2020年2月份取样推迟到了5月份)月底收集。每块样地内定期收集16个分解袋,即每个处理收集1袋,3块样地共48袋。取分解袋前,先清除分解袋表面的泥土和其他杂质。取回后,在实验室用蒸馏水清洗分解袋内的泥土,将剩余物在65 ℃条件下烘干48 h至质量恒定,称质量得到抚育间伐剩余物的残留量。

1.2.4 抚育间伐剩余物化学成分的测定 将抚育间伐剩余物烘干称质量后,用植物粉碎机粉碎,测定干物质质量及碳(C)、氮(N)、纤维素和木质素的含量。其中碳(C)、氮(N)含量采用元素分析仪(FlashEA1112,USA)测定;纤维素和木质素含量采用范式(Van Soest)洗涤纤维分析法测定[16],其中木质素含量为酸不溶性组分(AUR)。

1.2.5 相关指标计算 (1)抚育间伐剩余物质量残留率(MR)[17]。计算公式如下:

MR=Mt/M0×100%。

式中:Mt为抚育间伐剩余物在t时刻的残留质量(g),M0为抚育间伐剩余物初始质量(g)。

(2)抚育间伐剩余物的质量损失变化。采用Olson负指数衰减模型拟合[17]:

y=ae-kt。

式中:y为抚育间伐剩余物质量残留率(%),a为拟合参数,k为抚育间伐剩余物分解系数(kg/(kg·a)),t为时间(a)。

(3)抚育间伐剩余物分解50%(T50%)和95%(T95%)所需时间[18]。按下式计算:

T50%=-ln (1-0.50)/k;
T95%=-ln (1-0.95)/k。

(4)纤维素或木质素残留率(R)。

R=(Ci×Mi)/(C0×M0)×100%。

式中:Ci为第i次取样时纤维素或木质素含量(g/kg),Mi为第i次取样时抚育间伐剩余物干质量(g),C0为纤维素或木质素养分含量(g/kg),M0为抚育间伐剩余物初始干质量(g)。

1.2.6 数据处理 采用单因素方差分析(one-way ANOVA)对各处理之间差异显著性进行分析;多重比较采用最小显著差异法(LSD),显著性水平为α=0.05;采用重复测量方差分析法(repeated measures data ANOVA)分析整个分解过程中N处理间是否有显著差异;用Excel对整个分解过程的平均C/N值与分解系数进行线性回归分析。所有数据分析用SPSS 24.0软件完成,用origin 2016绘图。

2 结果与分析

2.1 氮添加对华山松抚育间伐剩余物质量残留率的影响

氮添加对华山松抚育间伐剩余物质量残留率的影响见图1。

图1显示,华山松抚育间伐剩余物的分解具有明显的阶段性,前期分解速率较快,后期分解速率变缓。添加铵态氮、混合态氮和硝态氮的处理,华山松抚育间伐剩余物年平均质量残留率分别为82.47%,81.83%和84.96%,均低于对照的年平均质量残留率(84.99%)。添加NH4Cl 的N1、N2和N3处理促进了抚育间伐剩余物的分解,分解12个月时,与对照组(CK)相比质量残留率分别降低了2.97%,4.49%和6.97%;N4和N5处理则抑制了剩余物的分解,分解12个月时,与对CK相比质量残留率分别提高了0.57%和0.71%。添加NH4NO3的N1、N2、N3和N4处理促进了抚育间伐剩余物的分解,分解12个月时,与CK相比质量残留率分别降低了2.33%,3.33%,7.67%和4.27%;N5处理抑制了抚育间伐剩余物的分解,分解12个月时,与CK相比质量残留率提高了1.27%。添加NaNO3的N1和N2处理促进了抚育间伐剩余物的分解,分解12个月时,与CK相比质量残留率分别降低了3.47%和3.67%;N3、N4和N5处理抑制了抚育间伐剩余物的分解,分解12个月时,与CK相比质量残留率分别提高了1.17%,2.03%和3.23%。方差分析结果表明,同一种氮素不同水平处理前4个月抚育间伐剩余物分解速率差异不显著(P>0.05),从第5个月开始达到显著性差异(P<0.05)。不同形态相同水平氮添加处理间抚育间伐剩余物的分解速率也达到了显著性差异(P<0.05)。

表1显示,不同形态不同水平氮添加处理抚育间伐剩余物质量残留率随分解时间呈显著负指数关系。利用Olson负指数衰减模型得出各处理的分解系数,铵态氮(NH4Cl)添加处理的分解系数为N3>N2>N1>N0>N4>N5。N3、N2和N1处理使抚育间伐剩余物质量损失50%所需的时间较N0(4.59 a)分别减少1.64,1.16和0.86 a,N4和N5处理则较N0(4.59 a)分别增加0.13和0.16 a。N3、N2和N1处理使抚育间伐剩余物质量损失95%所需的时间较N0(19.84 a)分别减少了7.09,5.01和3.73 a,N4和N5处理则较N0(19.84 a)分别增加了0.54和0.68 a。在铵态氮添加处理中,N3处理促进华山松抚育间伐剩余物分解的作用最明显,N4和N5处理则抑制抚育间伐剩余物的分解,其中N5处理抑制作用更明显。当铵态氮添加量高于5.0 g/(m2·a)时,氮添加水平越高,抑制分解的作用越明显。

表1显示,混合态氮(NH4NO3)添加处理的分解系数为N3>N4>N2>N1>N0>N5。N3、N4、N2和N1处理使抚育间伐剩余物质量损失50%所需的时间较N0(4.59 a)分别减少1.65,1.34,0.72和0.41 a,N5处理间则较N0(4.59 a)增加了0.54 a。N3、N4、N2和N1处理使抚育间伐剩余物质量损失95%所需的时间较N0(19.84 a)分别减少了7.15,5.78,3.10和1.79 a,N5处理则较N0(19.84 a)增加了0.35 a。在混合态氮添加处理中,N3处理促进华山松抚育间伐剩余物分解的作用最明显,N5处理则抑制抚育间伐剩余物的分解。

表1 不同氮添加处理华山松抚育间伐剩余物质量残留率(y)与时间(t)的指数回归方程Table 1 Exponential regression equations of mass residual rates (y) of Pinus armandi tending and thinning residues with time (t) under different nitrogen addition treatments

表1还显示,硝态氮(NaNO3)添加处理的分解系数为N1>N2>N0>N3>N4>N5。N1和N2处理使抚育间伐剩余物质量损失50%所需的时间较N0(4.59 a)分别减少0.96和0.82 a,N3、N4和N5处理则较N0(4.59 a)增加了0.62,0.96和1.54 a。N1和N2处理使抚育间伐剩余物质量损失95%所需的时间较N0(19.84 a)分别减少4.16和3.56 a,N3、N4和N5处理则较N0(19.84 a)增加了2.68,4.13和6.67 a。在硝态氮添加处理中,N1处理促进华山松抚育间伐剩余物分解的作用最明显,N3、N4和N5处理则抑制抚育间伐剩余物的分解。当硝态氮添加量高于2.5 g/(m2·a)时,氮添加水平越高,抑制分解的作用越强。

16种氮添加处理中,2.5 g/(m2·a)混合态氮添加促进华山松抚育间伐剩余物分解的作用最明显,10.0 g/(m2·a)硝态氮抑制分解的作用最明显。

2.2 氮添加对华山松抚育间伐剩余物纤维素降解的影响

图2显示,3种不同形态氮添加处理华山松抚育间伐剩余物的纤维素残留率,均表现为随降解时间增加呈先升高后降低的趋势。经过1年的降解,铵态氮(NH4Cl)添加处理的抚育间伐剩余物纤维素残留率为N5>N4>N0>N1>N2>N3。其中当氮添加水平低于5.0 g/(m2·a)时,促进纤维素的降解;当氮添加水平为5.0 g/(m2·a)和10.0 g/(m2·a)时,则抑制纤维素的降解。混合氮(NH4NO3)添加处理的抚育间伐剩余物纤维素残留率为N5>N0>N1>N2>N4>N3。其中当氮添加水平低于10.0 g/(m2·a)时,促进纤维素的降解;当氮添加水平为10.0 g/(m2·a)时,则抑制纤维素的降解。硝态氮(NaNO3)添加处理的抚育间伐剩余物纤维素残留率为N5>N0>N4>N3>N1>N2。其中当氮添加水平低于10.0 g/(m2·a)时,促进纤维素的降解;当氮添加水平为10.0 g/(m2·a)时,则抑制纤维素的降解。方差分析结果表明,同一形态不同水平氮添加处理之间差异显著(P<0.05),总体表现为氮添加水平低可促进纤维素的降解,添加水平高则会抑制纤维素的降解;不同形态相同水平氮添加处理间抚育间伐剩余物的纤维素残留率也达显著性差异(P<0.05)。

2.3 氮添加对华山松抚育间伐剩余物木质素降解的影响

图3显示,3种不同形态氮添加处理华山松抚育间伐剩余物的木质素残留率,总体表现为随降解时间增加呈先升高后降低的趋势。不同水平的铵态氮(NH4Cl)处理均可促进抚育间伐剩余物木质素的降解,经过1年的降解,木质素残留率为N0>N5>N4>N1>N2>N3,其中N2、N3与N0之间呈显著性差异(P<0.05)。不同水平的混合态氮(NH4NO3)处理均促进了抚育间伐剩余物木质素的降解,经过1年的降解,木质素残留率为N0>N5>N2>N1>N4>N3,其中N3与N0之间呈显著性差异(P<0.05)。不同水平的硝态氮(NaNO3)处理均促进华山松抚育间伐剩余物木质素的降解,木质素残留率在降解1年后表现为N0>N5>N4>N3>N1>N2,其中N1、N2与N0之间呈显著性差异(P<0.05)。不同形态相同水平氮处理间抚育间伐剩余物的木质素残留率无显著性差异(P>0.05)。

2.4 氮添加对华山松抚育间伐剩余物中C、N含量及碳氮比的影响

总体来看,不同形态氮添加处理下,华山松抚育间伐剩余物C含量在分解过程中均呈减少的趋势,符合元素的淋溶释放模式;不同降解时间下,各水平氮添加处理对C含量影响各异,无明显规律,但最终各氮添加处理抚育间伐剩余物C含量均低于N0处理(表2)。不同形态的氮添加处理下,华山松抚育间伐剩余物N元素含量随分解时间推进均总体上呈增加趋势,表现出元素富集模式;不同水平氮添加处理之间N元素含量有显著性差异(P<0.05)(表3)。各氮添加处理抚育间伐剩余物在降解1~3个月时C/N值降低较快,之后下降变缓(表4)。

表2 氮添加对华山松抚育间伐剩余物分解过程中碳含量的影响Table 2 Effects of nitrogen addition on carbon content in decomposition of tending and thinning residues of P. armandi

表2(续) Continued table 2

表3 氮添加对华山松抚育间伐剩余物分解过程中氮含量的影响Table 3 Effects of nitrogen addition on nitrogen content in decomposition of tending and thinning residues of P. armandi

由表4数据计算可知,N0处理的抚育间伐剩余物C/N均值为41.30,添加NH4Cl的N1、N2、N3和N4处理的C/N均值分别为39.15,37.76,37.79和41.20,比N0降低了0.24%~8.57%;而N5处理的抚育间伐剩余物C/N均值为42.96,比N0提高了4.02%。说明当铵态氮添加量≤5.0 g/(m2·a)时,降低了抚育间伐剩余物的C/N值;而当铵态氮添加量在10.0 g/(m2·a)时,提高了抚育间伐剩余物的C/N值。混合态氮(NH4NO3)处理下, N1、N2、N3、N4和N5处理的C/N均值分别为40.00,38.91,37.99,38.23和41.20,比N0降低了0.24%~8.01%,可知添加混合态氮降低了抚育间伐剩余物的C/N值。添加NaNO3的N1、N2、N3和N4处理抚育间伐剩余物的C/N均值分别为40.59,39.69,37.86和41.11,比N0降低了0.46%~8.33%;而N5处理的C/N均值为43.19,比N0提高了4.58%。说明当硝态氮添加量≤5.0 g/(m2·a)时,降低了抚育间伐剩余物的C/N值;当添加量为10.0 g/(m2·a)时,提高了抚育间伐剩余物的C/N值。方差分析结果表明,当硝态氮添加量为10.0 g/(m2·a)时,混合态氮添加处理的C/N值与铵态氮和硝态氮处理之间有显著性差异(P<0.05)。

表4 氮添加对华山松抚育间伐剩余物分解过程中碳氮比的影响Table 4 Effects of nitrogen addition on carbon-to-nitrogen ratio in decomposition of the tending and thinning residues of P. armandi

2.5 华山松抚育间伐剩余物分解系数与C/N值之间的关系

对各氮处理抚育间伐剩余物在整个分解过程的平均C/N值与分解系数关系进行回归分析,发现除2.5 g/(m2·a) 硝态氮处理外,其他处理的抚育间伐剩余物C/N值与分解系数呈显著的线性关系(P<0.05),表现为C/N值越低,分解系数越大,分解越快(图4)。

3 讨 论

3.1 华山松抚育间伐剩余物分解对氮添加的响应

从本研究华山松抚育间伐剩余物质量残留率可得出,其整年的分解率在20%~30%,明显低于热带森林的56%~87%,高于寒温带针叶林的10%~20%,基本符合凋落物分解速率与气候的相关性[19-21]。在同一个气候区内,凋落物分解速率由凋落物本身的性质决定[22-23]。植物体的C/N可以用来表示微生物受N的限制情况,如果N含量相对不足(即C/N高),会限制微生物的生长和发育,进而影响凋落物分解速度。有研究表明,凋落物的分解速度取决于N含量,N含量高的凋落物C/N较低,耐分解化合物较少,从而分解较快[24]。大气氮沉降进入森林地表,通过影响植物对土壤中养分的吸收,引起凋落物中氮元素含量的变化,进而改变C/N,影响凋落物的分解[12]。本研究中,不同形态的氮素均表现为低水平处理的抚育间伐剩余物C/N值低于N0,高水平处理的C/N值高于N0,这与上述研究结果类似。原因可能是添加少量的氮有利于微生物的生长,从而促进了抚育间伐剩余物的分解[25]。由于抚育间伐剩余物中C含量在分解过程中波动性较小,N含量的变化速度直接影响了C/N值的变化。本研究中,分解前期C/N值降低较快,之后缓慢下降,原因可能是分解前期添加外源氮引起氮素富集较快,导致抚育间伐剩余物C/N值降低较快;后期氮富集变缓,抚育间伐剩余物C/N值也缓慢降低,符合抚育间伐剩余物分解过程中的元素富集-释放模式。

本研究中,华山松抚育间伐剩余物的分解具有明显的阶段性,前期分解速率较快,后期分解速率较慢,这与王晶苑等[26]和Berg等[27]的研究结果一致。抚育间伐剩余物分解前期可溶性成分,如糖类和氨基酸等易分解,因而分解速率较快;分解后期剩余物中的纤维素、木质素相对含量增加,这些物质较难分解,因此分解速率变缓[8]。

本研究还发现,向华山松抚育间伐剩余物添加3种不同形态的氮素,总的趋势是低水平促进分解,高水平抑制分解,这与沈芳芳等[28]和张雨鉴等[29]的研究结果类似。原因可能是由于低水平氮沉降提高了土壤N的可利用性,进而提高了分解速率;也有可能是低水平氮添加满足了微生物对氮素的需求,加速了分解[30]。不论是添加NH4Cl、NH4NO3还是NaNO3,N5处理华山松抚育间伐剩余物分解系数均明显比N0低,说明N5处理抑制了华山松抚育间伐剩余物的分解。原因可能是外源氮的添加达到一定程度,会使氮素与抚育间伐剩余物分解过程中产生的中间产物相结合,从而使氮素富集并抑制抚育间伐剩余物的分解;也可能是高氮影响了土壤养分元素的平衡,超过了土壤需要的临界值,影响了抚育间伐剩余物的分解[31-32]。但并非所有的研究都得出一致的结果,也有研究显示,高氮沉降促进了凋落物的分解,如Hobbie等[33]对夏威夷森林研究得出,氮沉降水平在50和150 kg/(hm2·a)对凋落物分解有一定的促进作用;刘文飞等[34]研究表明,在杉木人工林内添加120 kg/(hm2·a)外源氮能促进凋落物分解和养分的释放。也有研究表明,外源氮并没有明显改变凋落物的分解速率,如魏子上等[12]模拟发现,28 kg/(hm2·a)氮沉降对狗尾草叶片凋落物分解无显著影响;莫江明等[35]在鼎湖山研究中发现低氮处理(5 g/(m2·a))、中氮处理(10 g/(m2·a))和高氮处理(15 g/(m2·a))都对荷木叶片凋落物分解无明显影响。另外还有研究表明氮沉降会抑制森林凋落物的分解,如韩雪等[13]研究发现,不同水平氮沉降(低氮处理50 kg/(hm2·a)和高氮处理150 kg/(hm2·a))均对温带森林凋落物的分解产生了抑制作用。综上所述,由于凋落物的分解受多种因素的影响,如研究方法、氮素形态和研究时间长短及研究区域、树种等因素的不同,导致出现了不同的结果[36-39]。

3.2 华山松抚育间伐剩余物纤维素和木质素降解对氮添加的响应

纤维素由长链葡萄糖分子构成,结构相对简单,降解相对较快;木质素由结构复杂、稳定、多样的无定型三维体型大分子构成,降解相对较慢[40]。本研究中,氮添加水平低于5.0 g/(m2·a)时促进了华山松抚育间伐剩余物中纤维素的降解。可能是氮的添加解除了氮对微生物活动的限制,从而促进了纤维素的降解;还有可能是少量的氮添加增加了土壤表层纤维素酶的活性,进而促进了纤维素的降解[41-42]。当氮添加水平高于5.0 g/(m2·a)时抑制了纤维素的降解,可能由于氮与降解中间产物生成了更难分解的复合物,使纤维素的降解受到抑制[43]。本研究中,经过1年的降解3种形态氮添加处理的华山松抚育间伐剩余物中木质素残留率均低于对照,说明氮添加促进了抚育间伐剩余物木质素的降解。这可能是由于N的少量输入会增加土壤表层多酚氧化酶的活性,进而加快木质素的降解[44]。由于大气氮沉降的长期性和持续性对森林生态系统结构与功能的影响是非常复杂的,要想深入了解氮沉降对华山松抚育间伐剩余物分解的影响还需进一步研究。

4 结 论

1)随着分解时间的延长,氮添加提高了华山松抚育间伐剩余物中的氮含量,降低了C/N值, C/N值与华山松抚育间伐剩余物分解系数呈负相关关系。

2)氮添加对华山松抚育间伐剩余物的影响总体趋势是低水平促进分解,高水平抑制分解,但不同形态氮出现抑制作用的添加水平不同。当铵态氮、混合态氮和硝态氮的氮添加水平分别低于或等于2.5,5.0和1.25 g/(m2·a)时对华山松抚育间伐剩余物的分解起促进作用,分别高于2.5,5.0和1.25 g/(m2·a)时对分解有抑制作用。说明不同形态氮添加对抚育间伐剩余物分解的效应都存在一个拐点,这个拐点的确定还需要后续进一步研究。

3)氮添加水平低于5.0 g/(m2·a)时促进了华山松抚育间伐剩余物纤维素的降解,氮添加水平高于5.0 g/(m2·a)时抑制纤维素的降解。不同形态不同水平的氮均促进了华山松抚育间伐剩余物木质素的降解。

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