桉树人工林土壤氮矿化演变特征及机制研究

土壤氮矿化作用是森林生态系统氮素循环最重要的过程之一，决定着土壤中用于植物生长所需氮素的可利用性，对揭示森林尤其是人工林土壤肥力变化过程有着重要的作用。本项目针对南方大面积和多代连栽桉树人工林问题，通过选择不同林龄和不同栽植代数桉树人工林为研究对象，以野外定位研究为基础，结合室内模拟试验，同时采用稳定性同位素技术，研究桉树人工林土壤氮矿化的时空变异特征，探讨桉树人工林生长过程和连栽中林下植物物种组成、土壤肥力性状与土壤氮矿化的耦合关系，同时结合环境因子对土壤氮矿化影响试验，阐明桉树人工林土壤氮矿化的影响因子和驱动机制，为进一步揭示桉树人工林生态效应和调控机制，进行桉树人工林土壤供氮能力的合理调控，提高氮肥利用率，实现桉树人工林的可持续经营提供科学依据。

土壤氮矿化是植物获得矿质氮的主要途径，也是土壤氮素循环最重要的过程。项目针对我国桉树人工林的生态环境问题，以野外定位研究为基础，结合室内模拟试验，研究桉树人工林生长过程和连栽中土壤氮矿化的演变特征，探索土壤氮矿化与环境的关系，揭示土壤氮矿化演变的驱动机制和主导因子。研究主要结论如下：.（1）桉树人工林土壤无机氮以NH4+-N含量为主，占土壤无机氮含量的72.05%～90.20%；土壤中铵态氮和硝态氮含量因季节不同而不同，并随栽植代数的增加而下降，土壤氨化速率和硝化速率也表现出相同的变化趋势。.（2）随栽植代数的增加，土壤有机质、全氮、水解氮、速效磷和速效钾含量均呈现下降趋势，土壤过氧化氢酶、脲酶、酸性磷酸酶和蔗糖酶也有相同的变化规律；土壤酶活性与土壤养分间密切相关，两者与土壤净氮矿化速率也存在密切的相关关系。.（3）不同栽植代数桉树人工林林下植物物种组成存在差异，1代林为22科24 属36种，2代桉树林林下为20科26 属34种，3代林为17科21属30种；随着连栽代数的增加，不仅降低林下植物的物种多样性，还将改变植物的功能群组成，导致林下植物功能群逐渐向草本 小型和1年生植物功能转变。.（4）不同桉树人工林土壤 δ15N值分布为3.35‰～14.47‰，随栽植代数的增加而增大，同时具有明显的垂直变异特征，其中表层土壤δ15N值受植物凋落物的影响而较低。林下植物中叶片 δ15N值分布区间为-5.57‰～11.02‰，按不同功能型植物 δ15N表现为灌木＞草本，但不同栽植代数灌木和草本的 δ15N值无显著差异。.（5）氮素和凋落物添加均能显著增加铵态氯和硝态氮含量，提高土壤净氮矿化速率。在相同水分条件下，土壤净氨化速率、净硝化速率和净氮矿化速率随温度的升高而增加，而在相同温度条件下，土壤净氨化速率、净硝化速率和净氮矿化速率与土壤水分含量存在不同程度的相关性。.上述研究结果表明，短周期经营和连栽等不合理的经营管理措施造成桉树人工林土壤肥力下降，生物多样性减少，是影响土壤氮矿化作用演变过程的关键因素。研究成果进一步揭示桉树人工林生态效应和调控机制，为桉树人工林的合理经营和可持续发展提供了科学依据。