1. 研究目的与意义
我国人工林面积较大,在木材生产、生态环境建设等方面,人工林起到了重要作用,但是,包括杨树、杉木、桉树等树种在内的人工林经营中,普遍存在地力衰退,人工林生产力下降的现象。
产生的原因多种多样,但是养分的收支失衡可能是重要原因。
本研究针对以上现象,对杨树人工林养分特征开展研究,主要对杨树人工林土壤的氮矿化特征进行野外和室内矿化研究,为杨树人工林的可持续经营提供理论依据。
2. 国内外研究现状分析
土壤氮素80%以上以有机态存在,有机态氮中的绝大部分不能被植物直接吸收利用,只有经过矿化作用,才能转化为可被植物吸收利用的矿质态氮。土壤有机氮的矿化过程表征着土壤供氮潜力。因此,研究土壤氮素矿化是了解土壤供氮能力及确定氮肥施用量的主要依据,亦是土壤生态系统中氮素循环与平衡的重要组成部分。
氮矿化是指土壤有机质氮素,在土壤动物和微生物的作用下,由难以被植物吸收利用的有机态转化为可被植物直接吸收利用的无机态(主要为铵态氮)的过程。铵态氮可经硝化作用生成另一种无机氮硝态氮。氮矿化速率决定了土壤中用于植物生长的氮素的可利用性,是森林生态系统氮素循环最重要的过程之一,氮矿化研究对于揭示生态系统功能、生物地球化学循环过程的本质有重要意义。表现在: ①氮可利用性限制了植物对土壤氮素的养分利用效率,直接影响到陆地生态系统的生产力;②氮可利用性与群落演替间存在反馈关系;③矿化过程还影响到森林生态系统土壤氮素的渗漏流失和气态损失,关系到环境污染和氮素经济利用;④氮氧化物向大气中的排放是温室效应和全球变暖的重要诱因。
氮矿化过程受土壤温度、水分、土壤理化性质、凋落物质量、土壤动物和微生物、植被类型、时空格局以及其它自然或人为干扰等诸多因素的影响。一般来说,针阔混交林的凋落物较针叶纯林更易分解和矿化;温、湿度高的地区(如热带雨林)的土壤矿化速率大于寒冷、干燥(如温带阔叶林)地区;干湿交替能增加矿化速率;肥沃、排水条件良好的土壤矿化速率大于瘠薄、排水条件不良的氮矿化速率。但这些因素往往交互作用,同时对氮矿化(一般以净氮矿化为指标)产生影响,且不同条件下各因素的作用强度存在较大差异,对氮矿化的影响非常复杂,研究中还要具体问题具体分析。
3. 研究的基本内容与计划
根据杨树人工林土壤氮矿化研究这一主题,选择杨树人工林作为试验地,通过室内控制培养试验和野外原位矿化方法(原位土柱-离子交换树脂包法)对杨树人工林土壤的n矿化特征进行研究。
2015年1月~2月,阅读文献,撰写开题报告和文献综述;
2015年3月上旬:实验准备;
4. 研究创新点
目前的研究主要针对针叶林树种和部分阔叶树种林下土壤矿质化特征,对杨树人工林土壤矿质化研究不足,通过本研究有望增加相关资料。
