论文摘要
酸雨导致一些地方已出现土壤酸化,养分淋溶,肥力下降,植被枯萎等现象。在自然条件下,土壤极度酸化后很难逆转,假如土壤大面积酸化,后果将不堪设想。而在维持森林生态系统生产力、净储碳量、缓解土壤的酸化作用等具有不可替代的作用和地位。森林凋落物及其分解对于维持森林的养分循环、防止水土流失、保护土壤免受环境胁迫,具有重要的意义。前人对凋落物分解的研究工作发现了很多规律,但缺乏与酸雨的联系。同时,虽然氮沉降、水分胁迫、干旱胁迫等对凋落物分解的影响有些报道,但有关酸雨胁迫对凋落物分解的影响涉及的研究报告很少。从研究区域上,在亚热带的研究也不充分。在日益严重的酸雨胁迫压力下,在酸雨重度危害的亚热带地区,深入研究酸雨对凋落物分解的影响非常紧迫。过量的大气氮沉降引发了像土壤酸化、土壤营养元素储存失衡及水体富营养化等一系列生态问题。目前,关于氮沉降影响凋落物分解速率的研究结果大致可分为3种情况：一是促进凋落物的分解,二是减缓凋落物的分解,三是对凋落物分解无显著影响,N沉降对凋落物分解的影响存在很大的不确定性,作用结果往往同试验的强度、试验所用的树种和时间长短等密切相关,应该开展进一步的研究来进行全面评估。作为仅次于欧洲和美国的世界第三大N沉降区,我国应尽快开展凋落物分解对N沉降响应方面的研究,以便全面、深入地了解N沉降对我国陆地生态系统的影响。为揭示模拟酸雨及氮沉降分别对亚热带典型树种凋落叶分解的影响,本研究在亚热带酸雨危害非常严重的浙江省临安市设置实验样地,选择亚热带典型树种马尾松、木荷、青冈凋落叶为研究对象,设置了pH4.0、pH2.5的酸雨,每个梯度下又分别设有10g、20g、40g重的三个处理；氮沉降设有高氮和低氮两个处理;对照试验。本文通过在模拟酸雨和凋落叶厚度、氮沉降各自条件下,对中国亚热带典型树种马尾松、青冈、木荷凋落叶分解模式、氮等主要养分元素的释放规律、凋落叶中分解酶活性的研究,建立凋落叶分解的数学模型,分析三个典型树种凋落叶分解对模拟酸雨和凋落叶厚度、氮沉降响应特点和规律,为在全球环境变化下,给凋落物的分解提供更充分的数据基础和理论依据,同时对亚热带地区的生态环境建设和林业可持续发展也具有积极的推动作用。模拟酸雨及氮沉降分别对这三个树种凋落叶分解速率的影响,研究结果表明：酸雨抑制了凋落叶的分解,在同一酸雨梯度下,凋落叶越厚,分解速率越慢。因此,凋落叶厚度减缓了凋落叶的分解。由于分解速率常数k值是表征凋落物分解速率的常用指标,通常k值越大,凋落叶分解速率越快,本研究中通过K值的大小表明酸雨和凋落叶厚度两个因素对凋落叶分解的影响。在前6个月,高氮明显促进了马尾松凋落叶的分解,低氮显著抑制了马尾松凋落叶分解。在第16个月时,氮处理在一定程度上抑制了马尾松凋落叶的分解。前6个月阶段,木荷高氮处理的干重剩余率一直小于对照组和低氮处理,到第16个月时,对照组的干重剩余率显著小于高氮处理和低氮处理；前6个月,高氮处理的青冈凋落叶的干重剩余率一直小于对照组和低氮处理。氮处理抑制了青冈凋落叶的分解,氮浓度越大,分解越慢,这点与木荷有相同之处。随着时间的推移,土壤氮素已积累到一定的浓度,氮素不再成为主要限制因素,有可能其它因素转变为限制因素。这也说明了,N沉降增加累积到一定程度后其对凋落叶分解的作用可能向相反效应转移。模拟酸雨及氮沉降分别对这三种树种凋落叶营养元素动态变化的影响,研究表明：酸雨影响了凋落叶元素的释放或者富集,不同的物种也有区别,如果初始浓度较低的物种,一般会表现为富集,初始浓度高的元素,一般会表现为释放,因此要示具体情况而定。在酸雨及凋落叶厚度双重影响下,氮元素的变化是相当复杂的,上升下降反复交替,也可能与周围环境有关。氮沉降对元素的动态变化影响最大的是氮元素,由于外源氮的加入,增加了氮元素的浓度,使凋落叶中氮的含量增加。模拟酸雨和凋落叶厚度、氮沉降对磷浓度、钾浓度也产生一定影响,磷浓度呈上升趋势,基本是富集状态。钾浓度基本是下降趋势,一直表现为净释放。模拟酸雨及氮沉降分别对这三种树种凋落叶分解酶活性的影响,研究表明：在凋落叶分解初期,马尾松、青冈凋落叶的脲酶活性最高,随后逐渐呈降低趋势,偶尔有起伏。到第16个月时,基本最低,而木荷的最高值却山现在次年的8月份,凋落叶脲酶活性明显受酸雨的影响。在同一酸雨梯度处理下,马尾松凋落叶越厚,脲酶活性越低,反之亦然。因此,凋落叶厚度抑制了马尾松凋落叶脲酶活性。与此同时,我们可以看到：20g重的脲酶活性,重度酸雨处理大于中度酸雨处理,40g也如此。可见,模拟酸雨及凋落叶厚度对马尾松凋落叶的脲酶活性有抑制作用。这说明模拟酸雨、凋落叶厚度对木荷凋落叶脲酶活性有影响外,还受季节的影响。而木荷的最高值却出现在次年的8月份,2010年的8月份,是本年度温度最高的月份。本研究表明模拟酸雨、凋落叶厚度抑制凋落物叶脲酶、纤维素酶活性,激活蔗糖酶活性。高氮处理初期激活脲酶、纤维素酶活性,后期抑制。氮沉降对三个物种的凋落叶脲酶活性有一定差异性,纤维素酶不同时期也有不同的变化趋势。对于蔗糖酶的活性,马尾松和木荷凋落叶类似,而青冈凋落叶则与两者差异很大。