氮添加对苏北杨树人工林土壤微生物生物量影响研究开题报告

1. 研究目的与意义

氮元素是植物所必须的大量元素之一,是植物体内许多重要有机化合物的组成元素。自然状态下土壤中的氮元素主要来源于植物大气固氮过程。然而,在过去的一个世纪中,由于化石燃料使用,化肥生产工业及农牧业的快速发展,人类活动向大气中排放的含氮化合物日益增多,通过大气干湿沉降进入陆地生态系统的含氮化合物也大量增加。

大气氮沉降增加是全球变化的重要现象之一, 所谓氮沉降是指大气中的氮元素以含氮化合物的形式降落到陆地和水体的过程。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。由此所引起的生态问题得到了国际上的热切关注。

微生物量碳（mbc） 是土壤中易于利用的养分库及有机物分解和n 矿化的动力，与土壤中的c、n、p、s 等养分循环密切相关，其变化可反映土壤耕作制度和土壤肥力的变化以及土壤的污染程度。土壤微生物量碳一般只占土壤有机碳的1%-4%，但它是土壤有机碳最活跃的部分，是整个生态系统养分和能源循环的关键和动力，是植物所需养分的重要源和库。影响土壤微生物生物量的因素较多，如土地利用方式、生态环境条件、耕作管理水平以及培肥方式等。氮沉降增加引起土壤ph、碳氮比及土壤肥力的变化，最终影响土壤微生物生物量碳的大小。

2. 国内外研究现状分析

近年来，在氮添加对土壤微生物生物量碳影响的研究上，国内外的学者均取得了一定的重要成果。土壤微生物对土壤温度（Frey et al.,2008）、养分（Allison et al.,2010）和水分有效性（Hawkes et al.,2011）等土壤特性十分敏感，导致不同森林生态系统土壤微生物量碳的季节变化不同（Devi et al.,2006;Edwards et al.,2006）。衡涛等（2011）通过野外控制试验方法分析高寒草甸土壤碳和氮及微生物生物量碳和氮对温度与降水量变化的响应趋势，指出增温对高寒草甸土壤微生物生物量碳和氮含量影响不大，增温而降水量减少将使底层土壤微生物生物量碳比例增加，降水减少或增加将使表层土壤微生物生物量所占氮比例增加。结果说明，高寒草甸土壤碳、氮及微生物生物量碳、氮对温度和降水量变化响应与温度和降水量变化交互作用及土层有关，短期内水热要素变化对土壤碳和氮含量及微生物生物量影响不大。而刘爽等（2010）通过Pearson相关分析表明，土壤微生物生物量碳与0cm土温、10cm土温、日均温、月均温呈显著负相关，而与土壤含水量呈显著正相关。Witter等的研究表明，土壤长期施用秸秆、绿肥等有机物料，土壤微生物生物量显著增高，且有机物料采用地表覆盖、土地埋施等不同的投入方式，土壤微生物生物量没有明显差异。有研究结果表明：施有机肥可提高土壤微生物生物量碳，即土壤肥力越高，土壤微生物生物量碳也就越大。

在土壤微生物生物量碳的季节动态变化规律方面，众多学者均做过研究。刘爽等（2010）采用氯仿熏蒸浸提法测定了我国东北地区落叶松林、红松林、蒙古栎林、杨桦林、硬阔叶林这5 种温带森林土壤微生物生物量碳和氮的季节动态。结果表明：总体而言，所有林型的微生物生物量碳的季节变化格局基本呈现W型变化格局，即:非生长季较高;随春季土壤解冻进程而下降，至5月份达到最低值(蒙古栎林除外);生长季期间出现1-2个峰值;10月份之后又出现上升的趋势。何云等（2013）在四川省丹棱县退耕还林地，设置台湾桤木 多花黑麦草（AL）与台湾桤木 扁穗牛鞭草（AH）2种林草模式，以台湾桤木自然模式（AN）为对照，研究土壤微生物量碳含量的季节变化。结果表明：从春季到冬季，3种模式土壤微生物量碳含量季节动态均变现为降-升-降的变化趋势, ，土壤微生物量碳含量表现为秋季春季冬季夏季（P0.05）。黄瑶等（2009）设置了六个不同的施肥处理，研究不同培肥措施下微生物量碳的动态变化以及不同处理对微生物量碳的影响。结果表明：从全年动态变化来看微生物量碳呈低-高-低的变化趋势，，微生物量含量按月份变化由高到低依次为：10月8月6月4月12月。

3. 研究的基本内容与计划

研究内容：

（1）不同浓度施氮处理下杨树人工林土壤微生物生物量的变化；

（2）研究土壤理化性质与杨树人工林土壤微生物生物量季节动态变化规律间的关系；

4. 研究创新点

1、研究不同浓度氮添加对杨树人工林土壤微生物生物量季节动态变化规律的影响机制。