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杉木人工林中改变碳输入对土壤碳库及无机氮和pH的影响

发布日期:2019-03-07 浏览次数[] 文章来源:未知

摘要
 
  人工林的碳汇功能被认为是减缓全球气候变化的一种最有希望的选择。我国人工林已占世界人工林面积三分之一。森林和人工林中的凋落物和植物根系是森林土壤有机碳的主要来源. 本论文通过在湖南省怀化市的么梢林场设立实验样地,采集土样,分别采用高锰酸钾氧化法来分析土壤中的活性有机碳的变化,KCL浸提比色法来分析土壤硝态氮的变化,靛酚蓝比色法来分析土壤铵态氮的变化以及电位测量法来分析土壤PH值的变化来探讨碳输入方式的改变对土壤碳库及无机氮和PH值的影响。从而得出,人工林中去除枯枝落叶层引起的表层土壤碳库的降低作用比去除植物根系的影响更大;植物根系对土壤无机氮影响最大;凋落物的增多使土壤PH增大的结论。
 
关键词:碳输入,土壤碳库,无机氮,PH值毕业论文代写
 
Abstract
Plantation carbon sink is considered to mitigate global climate change one of the most promising options. Our plantations accounted for one-third of the world's plantation area. Forests and plantations in the litter and plant roots are a major source of forest soil organic carbon. In this thesis, in Huaihua City, it set up experimental plots Fancy Farm, collecting soil samples, were used potassium permanganate oxidation method analyze the changes in the activity of soil organic carbon, KCL extraction assay to analyze changes in soil nitrate, indophenol blue colorimetric analysis of soil ammonium nitrogen changes and potential changes in the measurement method to analyze soil PH value to investigate the effect of changing carbon input to soil carbon pool and inorganic nitrogen and PH value. To arrive, to reduce the role of plantations in removal of litter caused by carbon pool topsoil greater impact than removal of plant roots; plant roots on soil inorganic nitrogen maximum; increase of litter increases soil PH conclusions .
 
Key words: Carbon inputs, soil carbon pool, inorganic nitrogen, PH value
 
 
第一章.前言
 
  当前,全球气候温暖化问题日益严重,已引起世界各国的关注和广泛研究.许多发达国家已将应对气候变化的战略纳入到国家战略中.全球温暖化问题主要是碳的排放问题引起的。为了缓解这一问题,我国政府大力推广人工林的种植。缘自人工林在全球碳循环中可起到一定的积极作用。人工林的经营和管理措施是影响碳平衡的重要因素。
  怀化市位于我省西部,该市森林覆盖率尚可,自然生态良好,被人誉为“一座会呼吸的城市”。但是,仅有这些是不够的。近些年来,怀化市人工林的种植面积仍在不断增加.特别是杉木的人工种植数量比较大。杉木作为我国南方一种速生用材树种,其特有的优良材质、速生丰产等特点而被人们广泛地种植。人工林
系统为巨大的碳汇,土壤是陆地生态系统中最大的碳库。杉木人工林在维持全球碳平衡方面起着举足重轻的作用。
  近年来研究碳在调解气候变化中的作用的文章不少。本文以湖南省怀化市的杉木人工林为研究对象,尝试通过采集土样,分别用高锰酸钾氧化法来分析土壤中的活性有机碳的变化,KCL浸提比色法来分析土壤硝态氮的变化, 发表论文网站,靛酚蓝比色法来分析土壤铵态氮的变化以及电位测量法来分析土壤PH值的变化来探讨碳输入方式的改变对土壤碳库及无机氮和PH值的影响。
 
第二章.试验地区与试验方法
2.1 试验区的概况
本项实验试验地位于湖南省西南部怀化市中国科学院会同森林生态实验站(110°08′E、27°09′N)。海拔高度为200 - 500 m,是低山丘陵地貌,土壤为山地红黄壤。该地区为典型的亚热带湿润气候,年均气温16.5 ℃,年平均相对湿度80%,年降水量为1100 - 1300 mm。该地区植被主要是以青冈(Cyclobalanopsis glauca)、红栲(Castanopsis fargesii)和刨花楠(Machilus pauhoi)等建群种为主的天然常绿阔叶林。人工植被主要是1983年营造的杉木( Cuni nghamia lanceolata)纯林、马尾松林(Pinus massoniana)和毛竹林(Phyllostachys pubescens)。
2.2 试验的方法
试验样地设在试验站附近的么梢林场。2014年6月份在试验区域内选取3个小区,每个小区包括5个处理。分别为对照区(CK)、加倍添加凋落物区(DL)、去除凋落物区(NL)、去除凋落物和根系区(NLR)。此处是不是漏掉了一个"NR"?
采土样方法:采用土钻取土,每个小区随机取6钻,0-10cm,土壤混合成一个土样,因此总共15个土壤样品,再将取得的15个土壤样品进行碳和氮组分分析和PH的测定。

2.2.1土壤活性有机碳-高锰酸钾氧化法
A.   将土壤样品自然风干,过0.25 mm细筛,称1.5 g于离心管中。
B.   加入20 ml 333 mmol/L (0.3 mol/L)高锰酸钾溶液,同时做空白对照。
C.   振荡1小时。
D.   在4000rmp下离心10分钟。
E.    将上清液稀释250倍(吸取0.25ml上清液加入到50ml容量瓶中,定容)
F.    同时配制0,100,150,200,250,300,350 mmol/L高锰酸钾溶液,同样稀释250倍,做标准曲线。
G.   将上述溶液在565nm下比色,得出高锰酸钾溶液浓度。
H.   计算公式:
Active C (mg kg-1) = (空白浓度-测定浓度)mol/L×9000 mgC/mol×VKMnO4 mL/Wsoil g×分取倍数(50/0.25)
活性碳用CL表示
碳库活度(A)=CL/NCL  (NCL为非活性碳,即TOC-CL)
碳库指数(CPI)=样品TOC/参照土壤TOC
碳库活度指数(AI)=样品A值/参照土壤A值
碳库管理指数(CPMI)=CPI×AI×100
注:1). 参照土壤一般指受干扰较少的土壤。例如,研究阔叶林、杉木纯林和混交林,一般设定常绿阔叶林土壤为参照土壤。
2). 高锰酸钾溶液配制方法:称取定量的高锰酸钾,用蒸馏水搅拌均匀后加热煮沸。放置过夜。用上述处理过的蒸馏水定容,然后抽滤过0.8μm滤膜。在棕色瓶中保存。(标准曲线用的高锰酸钾溶液需现配现用)。
3). 高锰酸钾与碳之间的换算:1mmol高锰酸钾反应掉9g碳。
2.2.2土壤硝态氮的测定—KCl浸提比色法
A.   试剂
(1)2mol•L-1KCl溶液  称取149.1g氯化钾(KCl,化学纯)溶于水中稀释至1L。
(2)硝态氮(NO3--N)标准溶液[ρ(N)=2.00mg∙L-1]:称取0.3609g硝酸钾(KNO3)溶于蒸馏水中定容至1L,存储于冰箱中,该溶液每升含硝态氮为50.0mg。在使用前将其加氯化钾溶液稀释25倍,配制成为每升含硝态氮(N)2.00mg的标液,备用。
B.   仪器与设备  分光光度计、往复式振荡机。
C.   分析步骤
(1)浸提  称取相当于10.00g干土的新鲜土样(若是风干土,过10号筛)准确到0.01g,放置于100mL三角瓶中,加入氯化钾溶液50mL,塞紧塞子,振荡1h。取出静置,待悬浊液澄清后,吸取一定量上层清液进行分析。若不能在24h内进行,用滤纸过滤悬浊液,将滤液储存储在冰箱中备用。
(2)比色  将土壤浸提液用分光光度计在220nm和275nm处进行比色。
(3)工作曲线 分别吸取0.00、2.00、4.00、6.00、8.00、10.00mL NO3--N标准溶液于10ml试管中,用氯化钾溶液补充到10ml,比色同(2)。
D.   结果计算
土壤中NH4+—(N)含量(mg•kg-1)= 
式中:ρ——显色液铵态氮的质量浓度(µg•mL –1);
     V——显色液的体积(mL);m
     ts——分取倍数;
     m——样品质量(g)。
2.2.3土壤铵态氮的测定—2molL-1KCl浸提—靛酚蓝比色法
A.   方法原理  2mol•L-1KCl溶液浸提土壤,把吸附在土壤胶体上的NH4+及水溶性NH4+浸提出来。土壤浸提液中的铵态氮在强碱性介质中与次氯酸盐和苯酚作用,生成水溶性染料靛酚蓝,溶液的颜色很稳定。在含氮0.05~0.5mol•L-1的范围内,吸光度与铵态氮含量成正比,可用比色法测定。
B.   试剂
(1)2mol•L-1KCl溶液  称取149.1g氯化钾(KCl,化学纯)溶于水中,稀释至1L。
(2)苯酚溶液  称取苯酚(C6H5OH,化学纯)10g和硝基铁氰化钠[Na2Fe(CN)5NO2H2O]100mg稀释至1L。此试剂不稳定,须贮于棕色瓶中,在4℃冰箱中保存。
(3)次氯酸钠碱性溶液  称取氢氧化钠(化学纯)10g、磷酸氢二钠(Na2HPO4•7H2O, 化学纯)7.06g、磷酸钠(Na3PO4•12H2O, 化学纯)31.8g和 52.5g•L-1次氯酸钠(NaOCl, 论文写法,化学纯,即含5%有效氯的漂白粉溶液)10mL溶于水中,稀释至1L,贮于棕色瓶中,在4℃冰箱中保存。
(4)掩蔽剂  将400g•L-1的酒石酸钾钠(KNaC4H4O6•4H2O, 化学纯)与100g•L-1的EDTA二钠盐溶液等体积混合。每100mL混合液中加入10 mol•L-1氢氧化钠0.5mL。
(5)2.5µg•mL –1铵态氮(NH4+—N)标准溶液  称取干燥的硫酸铵[(NH4)2SO4,分析纯]0.4717g溶于水中,洗入容量瓶后定容至1L,制备成含铵态氮(N)100µg•mL –1的贮存溶液;使用前将其加水稀释40倍,即配制成含铵态氮(N)2.5µg•mL –1的标准溶液备用。
C.   仪器与设备  往复式振荡机、分光光度计。
D.   分析步骤
(1)浸提  称取相当于10.00g干土的新鲜土样(若是风干土,过10号筛)准确到0.01g,置于100mL三角瓶中,加入氯化钾溶液50mL,塞紧塞子,在振荡机上振荡1h。取出静置,待土壤—氯化钾悬浊液澄清后,吸取一定量上层清液进行分析。如果不能在24h内进行,用滤纸过滤悬浊液,将滤液储存在冰箱中备用。
(2)比色  吸取土壤浸出液2mL,放入25mL容量瓶中,用氯化钾溶液补充至5mL,然后加入苯酚溶液2.5mL和次氯酸钠碱性溶液2.5mL,摇匀。在20℃左右的室温下放置1h后(注1),加掩蔽剂0.5mL以溶解可能产生的沉淀物,然后用水定容至刻度。用1cm比色槽在625nm波长处(或红色滤光片)进行比色,读取吸光度。
(3)工作曲线 分别吸取0.00、2.00、4.00、6.00、8.00、10.00mL NH4+—N 标准液于25mL容量瓶中,各加5mL氯化钾溶液,同(2)步骤进行比色测定。
E.    结果计算
土壤中NH4+—(N)含量(mg•kg-1)= 
式中:ρ——显色液铵态氮的质量浓度(µg•mL –1);
     V——显色液的体积(mL);
     ts——分取倍数;
     m——样品质量(g)。
注释:显色后在20℃左右放置1h,再加入掩蔽剂.过早加入会使显色反应很慢,蓝色偏弱;加入过晚,则生成的氢氧化物沉淀可能老化而不易溶解。
2.2.4土壤PH的测定—电位测定法
A. 方法原理:以电位法测定土壤悬液pH,通用pH玻璃电极为指示电极,甘汞电极为参比电极。此二电极插入待测液时构成一电池反应,其间产生一电位差,因参比电极的电位是固定的,故此电位差之大小取决于待测液的H+
离子活度或其负对数pH。因此可用电位计测定电动势。再换算成pH,一般用酸度计可直接测读pH。 
B. 操作步骤:称取通过1mm筛孔的风干土10克两份,各放在50ml的烧杯中,一份加无C02蒸馏水,另一份加1molL-1 KCl溶液各25ml(此时土水比为1:2.5,含有机质的土壤改为1:5),间歇搅拌或摇动30分钟,放置30分钟后用酸度计测定。
2.3数据处理
所有数据统计分析处理运用excel软件,采用求平均值以及改变的百分比来得出试验结论。
第三章. 结果与分析
3.1 杉木人工林中改变碳输入对土壤碳库的影响
表一.杉木人工林中改变碳输入对土壤碳库的影响(3.1)

样品 试验指标 平均值(mg/kg) 变化百分比
NLR 可溶性碳(mg/kg) 453.26 8.79%
微生物量碳(mg/kg) 166.99 0.04%
NR 可溶性碳(mg/kg) 434.91 4.00%
微生物量碳(mg/kg) 161.39 3.00%
NL 可溶性碳(mg/kg) 399.11 -4.00%
微生物量碳(mg/kg) 183.26 10.00%
CK 可溶性碳(mg/kg) 416.65 0.00%
微生物量碳(mg/kg) 166.92 0.00%
DL 可溶性碳(mg/kg) 398.94 -4.00%
微生物量碳(mg/kg) 169.51 2.00%
通过表一我们可得知:去除凋落物和根系(NLR)使土壤可溶性碳增加最多,对微生物量碳影响不大;去除根系(NL)使土壤微生物量碳增加最多;加倍添加凋落(DN)和去除凋落物(NL)会使土壤中可溶性碳减少。
3.2杉木人工林中改变碳输入对无机氮的影响
表二. 杉木人工林中改变碳输入对无机氮的影响(3.2)
样品 指标 平均(mg/kg) 变化百分比
NLR 无机氮 44.99 -0.38%
NR 无机氮 43.59 11.18%
NL 无机氮 48.91 -7.88%
CK 无机氮 45.16 0.00%
DL 无机氮 45.87 2.08%
通过表二我们可得知:去除凋落物(NL)对土壤无机氮减少最大;去除根系(NR)使土壤无机氮增加最多;加倍添加凋落(DL)和去除凋落物和根系(NLR)使土壤无机氮稍微减少。
3.3杉木人工林中改变碳输入对pH的影响
表三. 杉木人工林中改变碳输入对pH的影响(3.3)
样品 指标 平均 变化百分比
NLR PH 4.19 -1.02%
NR PH 4.31 2.00%
NL PH 4.28 1.00%
CK PH 4.24 0.00%
DL PH 4.40 4.00%
通过表三我们可得知:加倍添加凋落物(DL)会使土壤PH增大;去除凋落物和根系(NLR)会使土壤PH轻微减小;去除凋落物(NL)除根系(NR)对土壤PH影响不大。
结论
通过上述的试验我们可以总结出:在人工林中去除枯枝落叶层引起的表层土壤碳库的降低作用比去除植物根系的影响更大;植物根系对土壤无机氮影响最大,凋落物是图案(?)让无机氮的主要来源;凋落物的增多使土壤PH增大。这可以给我们在今后的林业工作开展中以参考和指导。本文至此基本结束.由于本人学术尚且,加之时间所限,不正或不足之处在所难免,敬请老师们指正,不胜感谢!
 
参考文献
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    其与土壤养分的关系.应用生态学报,2006年12月第17卷,第12
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[2].王清奎,碳输入方式对森林土壤碳库和碳循环的影响研究进展.应用生态学
    报,2011年4月,第22卷,第4期:1075~1081.
[3].王清奎,汪思龙,高洪,刘艳,于小军,土地利用对土壤有机质的影响.生态学
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[4].黄宇,汪思龙,冯宗炜,高洪,王清奎,胡亚林,颜绍馗,不同人工林生态系统林
    地土壤质量评价.应用生态学报,2004年12月,第15卷,第12期:2199~2205.
[5].王清奎,汪思龙,冯宗炜,黄宇,土壤活性有机质及其与土壤质量的关系.生态
    学报,第25卷第3期2005年3月.
 
致谢
  我的导师XX在我的本篇论文的选题和撰写过程中给与了我很多无私的帮助和耐心的指导,在此表示崇高的敬意和衷心的感谢!XX老师渊博的知识,开阔的思路以及平易近人的性格给我留下了深刻的印象,这对我今后的学习和工作也产生了深远的影响.
  在四年的学习过程中,我所在院校的领导,老师给与了我很多知识上的指导,我的同学给了我很多精神上的鼓励,我的家人给了我很大的理解和支持,在此我再次你们!希望在不久的将来,我将以我所掌握的知识来学以致用,回报社会.最后祝大家幸福安康,心想事成!

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