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DC 欄位 | 值 | 語言 |
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dc.contributor.advisor | 陳尊賢 | |
dc.contributor.author | Chun-Chih Tsui | en |
dc.contributor.author | 崔君至 | zh_TW |
dc.date.accessioned | 2021-06-15T05:44:18Z | - |
dc.date.available | 2010-08-31 | |
dc.date.copyright | 2010-08-20 | |
dc.date.issued | 2010 | |
dc.date.submitted | 2010-08-19 | |
dc.identifier.uri | http://tdr.lib.ntu.edu.tw/jspui/handle/123456789/46969 | - |
dc.description.abstract | 墾丁國家公園內的南仁山生態保護區保留了臺灣僅存的低海拔原始森林,極富研究價值,卻缺乏土壤氮養分動態變化的研究。本研究擇於受強烈東北季風影響的古湖樣區及有明顯植被壓縮現象的樣帶樣區,在現地以管柱孵育法測定自然環境下之土壤氮轉變,並同時以實驗室孵育法評估潛在氮礦化作用及硝化作用,研究主要目的為了解不同氣候、地形及植生下對土壤氮礦化作用之影響。
2003年10月起在古湖樣區進行擋風處理組與對照組之比較,為期四週的現地孵育共進行三次。擋風處理組與對照組之間的土壤淨氮礦化及淨硝化作用無顯著差異,可能因擋風處理期相對較短且土壤空間變異大,無法顯現東北季風之效果。土壤微生物生質碳 (microbial biomass C, MBC)、微生物生質氮 (microbial biomass N, MBN) 及微生物生質碳氮比在三次孵育期間沒有一致的變化趨勢。2004年2月同時採集古湖樣區及樣帶樣區土壤進行25℃恆溫實驗室孵育,古湖樣區的分析結果與現地孵育得到的趨勢相同,即土壤潛在礦化作用低,且以銨氮 (NH4+–N) 為主要之無機態氮型態。反之,以相同條件孵育之樣帶樣區土壤則明顯不同,總無機態氮濃度隨孵育時間增加而增加,且以硝態氮 (NO3––N) 為主要的無機態氮型態,顯示樣帶樣區是以硝化作用較佔優勢。由古湖樣區研究結果,東北季風影響下的森林土壤有效氮及礦化作用均低,土壤銨氮與MBN濃度雖呈負相關但未達顯著水準,無法確定微生物之競爭是否造成古湖樣區土壤之有效氮濃度低。當土壤中的溫度上升時,微生物生質碳氮之比值下降,顯示土壤溫度可能影響土壤中細菌與真菌所佔的比例。 在2006年1月及8月,以開放管柱法及加蓋管柱法在樣帶樣區之頂坡及麓坡位置進行現地孵育,並採樣帶回實驗室,以二種溫度 (15℃, 30℃) 及二種水分含量 (20%及40%重量百分比) 進行孵育。1月的現地孵育試驗中,硝態氮及總無機態氮濃度均隨孵育時間增加而增加,頂坡與麓坡、加蓋管柱法與開放管柱法之間均無顯著差異。8月現地孵育試驗之硝態氮及總無機態氮濃度則受到降雨及氣溫下降的影響,開放管柱法在孵育第三、四週顯著低於加蓋管柱法,不同地形之間之無機態氮濃度仍無顯著差異。若以單位土壤重量而言,頂坡和麓坡的淨礦化量、淨礦化速率、淨硝化量及淨硝化速率無明顯差異,若比較每單位有機碳濃度之無機態氮,則以麓坡較高,顯示在不同地形位置之間,植群差異造成土壤有機質的質與量不同,因而影響淨氮轉變作用。 頂坡土壤MBC顯著高於麓坡,MBN則因地形與季節而不同,1月孵育之前頂坡高於麓坡,兩地區土壤之MBN經四週孵育後有濃度增加的趨勢;8月孵育之前的MBN顯著高於1月,經孵育後兩地形土壤之MBN均顯著降低。MBC與有機碳之比 (Cmic/Corg) 明顯較高,以麓坡顯著高於頂坡,顯示麓坡土壤之碳有效性較高。MBN與全氮之比 (Nmic/Nt) 則在文獻值範圍內,不同地形及季節之間均有差異,以8月高於1月,頂坡高於麓坡。將樣帶樣區現地孵育之土壤無機態氮、微生物生質量、水分及溫度進行Pearson相關分析,結果顯示微生物性質與不同地形下的水分、溫度呈顯著相關。同一地形不同季節的相關分析結果顯示,麓坡土壤MBN與溫度呈顯著正相關,微生物生質碳氮比則與溫度呈顯著負相關;頂坡土壤銨氮、硝態氮及總無機態氮濃度受溫度影響比麓坡更為明顯,微生物生質氮則較不受溫度影響。 以不同水分及溫度條件進行的實驗室孵育結果發現,改變溫度條件對樣帶樣區土壤淨氮礦化及硝化作用之影響大於改變水分條件。與現地孵育不同的是,實驗室孵育下的淨銨化作用較佔優勢,尤其是頂坡土壤,推測此差異應與孵育前的風乾處理及孵育之水分條件偏低有關。 | zh_TW |
dc.description.abstract | The Nanjenshan Ecological Reserve Region of Kenting National Park preserves the lowland native forests in southern Taiwan. Many researches about vegetation has been performed, however, our understanding of soil nitrogen nutrient dynamics conditions were still insufficient. The main objective of this study is to evaluate the soil nitrogen transformations under different climate regions, landscape positions and vegetation types in Nanjenshan. In-situ incubations and laboratory incubations were conducted in the Lake Site and the Transect Site to estimate the soil net nitrogen mineralization and net nitrification.
In the Lake Site, wind-block treatment plots and control plots were compared to show the effect of northeastern monsoon on soil nitrogen. Three in-situ incubations have been conducted since Oct 2003. Net N mineralization and nitrification were not significantly different between wind-block treatment and control treatment, probably due to the relatively short time of treatment and high spatial variability of soils. Soil microbial biomass carbon (MBC), microbial biomass nitrogen (MBN) and the MBC/MBN ratios had no consistent trend for three in-situ incubations. In Feb 2004, soils of the Lake site and the Transect Site were both collected for incubation in the room temperature (25℃). Consistent with in-situ incubation results, the Lake Site soils showed a low rate of net N mineralization, and ammonium nitrogen (NH4+–N) was the dominant inorganic N form in soil. The Transect Site soils were apparently different from the Lake Site soils. Concentrations of total inorganic nitrogen increased with extended incubation time, and nitrate (NO3––N) was the dominant inorganic form in the Transect soils. This indicated that nitrification is the predominant soil N process in the Transect Site. According to the studies in the Lake Site, available N and nitrification of forest soil are low under strong northeastern monsoon conditions. Concentrations between NH4+–N and MBN have the trend of negative correlation but not statistical significant, thus we can not confirm that low available N is due to the competition of soil microbes. MBC/MBN ratios were negatively correlated with temperature regime; it suggested that temperature may have influence on proportions of bacteria and fungi in the soil. In January and August 2006, in-situ incubations were conducted in the summit and footslope position of the Transect Site with open core and closed-top core methods. Soils were also collected and incubated in the laboratory under two temperature (15℃, 30℃) and two moisture (20%, 40%, w/w) regimes. In January 2006, the amount (mg N m−2 28d−1) of mineralized and nitrified N and the N transformation rate (mg N m−2 d−1) of the footslope were similar to those of the summit. The net rates and amounts of mineralization and nitrification in August were 1.3- and 2.1-fold higher than those in January on the footslope and 2.29- and 2.46-fold higher on the summit, respectively, both due to significantly higher concentrations in August. In addition to the seasonal variation at a given landscape position, the differences in the N transformation rates (mg N m−2 d−1) between the footslope and summit positions were greater in August, and the net N mineralization rates and net nitrification rates at the summit position were 1.8- and 1.3-fold higher than those at the footslope position, respectively. On a per gram organic carbon basis (mg N g OC−1 d−1) and per gram nitrogen basis (mg N g N−1 d−1), the net N mineralization and net nitrification rates of the footslope were both higher than those of the summit in January and August. It revealed that the differences in the N transformation rates between landscape positions were influenced by the substrate quality, which is directly linked to the vegetation type or tree species. Soil MBC of summit was significantly higher than of that footslope. In Jan 2006, MBN concentrations of summit and footslope after incubation were both higher than those of before incubation. In Aug 2006, MBN concentrations were significantly higher than that in Jan before incubation; after incubation the concentrations decreased significantly. Ratios of MBC to soil organic carbon (Cmic/Corg) were relatively high as compared to literatures, but ratios of footslope soils were consistent and significantly higher than those of summit soils, suggesting a higher C availability was found in footslope position. Ratios of MBN to total nitrogen (Nmic/Nt) varied between landscape positions and incubation time. Besides, soil microbial properties were significantly correlated with soil moisture and temperature regimes, which reflected the differences between summit and footslope positions. MBN of footslope position were positively correlated with soil temperature, and the MBC/MBN ratios were negatively correlated with soil temperature. Concentrations of soil ammonium, nitrate and total inorganic N in summit were more significantly correlated with soil temperature than in footlope, however, it seemed that summit MBN was less affected by soil temperature regime. According to the results of laboratory incubations under different soil moisture and temperature conditions, changing temperature condition had greater effects on soil net N mineralization and nitrification than those of changing moisture condition. As contrasted with field incubations, net ammonification was the predominant process under laboratory conditions, especially for summit soils. It was possibly due to the air-dry process before incubation and the low moisture condition in experiments. | en |
dc.description.provenance | Made available in DSpace on 2021-06-15T05:44:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ntu-99-D91623403-1.pdf: 1927999 bytes, checksum: 5efd3fc7947923cffc829b31aa555d0e (MD5) Previous issue date: 2010 | en |
dc.description.tableofcontents | 摘要 ……………………………………………………………I
Abstract …………………………………………………………III 目錄 ………………………………………………………… VII 表目錄 ………………………………………………………X 圖目錄 ……………………………………………………XIII 第一章 前言 ……………………………………………………. 1 第二章 文獻回顧 第一節 地形對礦化作用及硝化作用之影響 …………………. 5 第二節 植被對礦化作用及硝化作用之影響 ………………… 5 一、樹冠層及樹種 ……………………………………………… 6 二、凋落物 ……………………………………………………… 7 第三節 土壤性質之影響 ……………………………………… 8 一、物理性質 …………………………………………………… 8 二、化學性質 …………………………………………………… 10 第四節 土壤淨氮礦化作用的評估方法 ……………………… 11 一、實驗室孵育 ………………………………………………… 11 二、現地孵育 …………………………………………………… 13 第五節 南仁山森林之相關研究 ……………………………… 15 一、植被調查 …………………………………………………… 15 二、凋落物及分解研究 ………………………………………… 15 三、土壤性質 …………………………………………………… 16 第三章 材料與方法 第一節 環境概況及研究樣區之選定 ………………………… 17 一、地理位置 …………………………………………………… 17 二、氣候 ………………………………………………………… 17 三、植被 ………………………………………………………… 17 四、地質 ………………………………………………………… 19 第二節 樣區之選定 …………………………………………… 21 一、古湖樣區之概況 …………………………………………… 21 二、溪谷樣帶樣區之概況 ……………………………………… 29 第三節 採樣及分析方法 ……………………………………… 35 一、採樣及孵育方法 …………………………………………… 35 二、分析項目及方法 …………………………………………… 39 三、統計分析 …………………………………………………… 42 第四章 結果與討論 第一節 供試樣區土壤及凋落物碳氮含量 …………………… 43 一、土壤 ………………………………………………………… 43 二、凋落物 ……………………………………………………… 43 三、植被與地形對土壤及凋落物碳氮含量的影響 …………… 46 第二節 東北季風對古湖樣區土壤之影響 …………………… 49 一、古湖樣區現地孵育之土壤無機態氮含量及礦化作用 …… 49 二、古湖樣區現地孵育之微生物生質量 ……………………… 54 三、古湖樣區與樣帶樣區之實驗室孵育結果 ………………… 61 四、現地孵育結果與環境因子之相關分析 …………………… 65 五、東北季風影響假說之部分驗證 …………………………… 67 第三節 樣帶樣區土壤現地孵育之礦化速率及硝化速率 …… 74 一、土壤微生物生質量 ………………………………………… 74 二、土壤無機態氮含量及礦化作用 …………………………… 80 三、現地孵育結果與環境因子之相關分析 …………………… 94 第四節 樣帶樣區土壤之實驗室孵育結果 …………………… 104 一、2006年1月採樣之實驗室孵育 …………………………….. 104 二、2006年8月採樣之實驗室孵育 …………………………….. 104 三、潛在礦化量 (N0) 及速率常數 (k) ……………………… 108 第五節 未來研究工作之改善與建議 ………………………… 115 第五章 結論 ………………………………………………………………… 116 參考文獻 ………………………………………………………… 117 附表 ……………………………………………………………… 131 表 目 錄 表1、古湖樣區、欖仁樣區及樣帶樣區之植群比較 …………… 23 表2、南仁湖氣象站1996至2004年平均每月降雨量、溫度及風速 25 表3、古湖樣區土壤樣體之物理性質 …………………………… 27 表4、古湖樣區土壤樣體之化學性質 …………………………… 28 表5、南仁山樣帶樣區之植物社會描述 ………………………… 31 表6、南仁山樣帶三個地形位置土壤樣體之物理性質 ………… 33 表7、南仁山樣帶三個地形位置土壤樣體之化學性質 ………… 34 表8、古湖樣區及樣帶樣區土壤試驗前之有機碳及全氮含量 … 44 表9、古湖樣區及樣帶樣區之凋落物有機碳及全氮含量 ……… 45 表10、樣帶樣區2006年試驗前地表凋落物之磷、鉀、鈣、鎂含量 47 表11、古湖樣區現地孵育期間之淨銨化量、淨銨化速率、淨礦化量及淨礦化速率 ……………………………………………….. 51 表12、以重複量測多變數分析法分析月份、擋風處理與現地孵育 時間對古湖樣區土壤無機態氮的影響 ………………………… 53 表13、以重複量測多變數分析法分析月份、擋風處理與現地孵育 時間對古湖樣區土壤微生物生質碳氮的影響 ………………… 56 表14、古湖樣區現地孵育期間之土壤基礎呼吸及呼吸商數 ………57 表15、以重複量測多變數分析法分析月份、擋風處理與現地孵育 時間對古湖樣區土壤基礎呼吸及呼吸商數的影響 …………… 58 表16、古湖樣區三次現地孵育土壤無機態氮濃度、微生物生質量、 水分及溫度之Pearson相關係數表 …………………………. 66 表17、古湖樣區及樣帶樣區土壤淨氮轉變速率與其他文獻之比較 69 表18、2006年1月及8月樣帶樣區現地孵育前後之土壤微生物生質量性質比較 ………………………………………………………. 75 表19、古湖樣區及樣帶樣區土壤微生物性質與其他文獻之比較 …78 表20、2006年1月現地孵育土壤無機態氮淨變化量及淨速率 … 82 表21、以GLM執行2006年1月現地孵育土壤無機態氮濃度 的統計分析結果 ………………………………………………. 83 表22、以重複量測多變數分析法分析不同地形位置及管柱法對樣帶樣區2006年1月土壤銨氮、總無機態氮及硝態氮的影響………. 84 表23、2006年8月現地孵育土壤無機態氮淨變化量及淨速率…. 87 表24、2006年8月現地孵育土壤無機態氮濃度的統計分析結果 …88 表25、以重複量測多變數分析法分析不同地形位置及管柱法對樣帶樣區2006年8月土壤銨氮、總無機態氮及硝態氮的影響……… 89 表26、以重複量測多變數分析法分析不同地形位置及管柱法對樣帶樣區2006年1月及8月土壤銨氮、總無機態氮及硝態氮的影響. 91 表27、樣帶樣區土壤以單位有機碳及單位總氮為基準的淨氮礦化速率及淨硝化速率…………………………………………………. 92 表28、2006年1月樣帶樣區現地孵育前後 (第0週及第4週) 土壤 無機態氮濃度、微生物生質量、水分及溫度之Pearson相關係數表.... 95 表29、2006年1月樣帶樣區現地孵育期間土壤無機態氮濃度及水分、 溫度之Pearson相關係數表……………………………………... 96 表30、2006年8月樣帶樣區現地孵育前後 (第0週及第4週) 土壤 無機態氮濃度、微生物生質量、水分及溫度之Pearson相關係數表…. 97 表31、2006年8月樣帶樣區現地孵育期間土壤無機態氮濃度及水分、 溫度之Pearson相關係數表………………………………….. 98 表32、樣帶樣區麓坡位置不分季節現地孵育前後 (第0週及第4週) 土壤無機態氮濃度、微生物生質量、水分及溫度之Pearson相關係數表…. 99 表33、樣帶樣區麓坡位置不分季節現地孵育期間土壤無機態氮濃度 及水分、溫度之Pearson相關係數表………………………….. 100 表34、樣帶樣區頂坡位置不分季節現地孵育前後 (第0週及第4週) 土壤無機態氮濃度、微生物生質量、水分及溫度之Pearson相關係數表…. 101 表35、樣帶樣區頂坡位置不分季節現地孵育期間土壤無機態氮濃度 及水分、溫度之Pearson相關係數表…………………………... 102 表36、樣帶樣區土壤以不同溫度及水分條件孵育四個月下,對非線性迴歸推估之最大可礦化氮 (N0) 及速率常數 (k) 之影響.. 111 表37、以重複量測多變數分析法分析不同地形位置、水分及溫度對樣帶樣區2006年1月實驗室孵育土壤銨氮、總無機態氮及硝態氮的影響 …… 113 表38、以重複量測多變數分析法分析不同地形位置、水分及溫度對樣帶樣區2006年8月實驗室孵育土壤銨氮、總無機態氮及硝態氮的影響 …… 114 圖 目 錄 圖1、東北季風對南仁山森林影響假說模式……………………. 3 圖2、墾丁國家公園南仁山生態保護區範圍及四個研究樣區位置圖 ……….. 18 圖3、南仁山生態保護區地質分布圖…………………………... 20 圖4、古湖樣區之風速及地形圖 ………………………………… 22 圖5、2003-2004年間古湖樣區氣候資料 ……………………… 26 圖6、樣帶樣區之等高線地形圖 ………………………………… 30 圖7、樣帶樣區山頂及溪谷之氣候資料 ………………………… 32 圖8、研究架構圖 ………………………………………………… 36 圖9、古湖樣區之現地孵育試驗 ………………………………. 37 圖10、古湖樣區現地孵育期間之土壤銨氮及總無機態氮濃度… 50 圖11、古湖樣區不同孵育時間測得的土壤微生物生質量……… 55 圖12、古湖樣區不同孵育期間之微生物生質碳氮比值變化…… 59 圖13、2004年2月古湖樣區及樣帶樣區土壤之實驗室孵育結果. 62 圖14、2004年2月古湖及樣帶樣區實驗室孵育之土壤硝態氮百分比 …….. 63 圖15、2004年2月古湖樣區與樣帶樣區土壤微生物生質量之比較 ………... 64 圖16、樣帶樣區土壤微生物生質碳與微生物生質氮之線性關係 76 圖17、2006年1月樣帶樣區現地孵育土壤之銨氮、總無機態氮 及硝態氮濃度……………………………………………………. 81 圖18、2006年8月樣帶樣區現地孵育土壤之銨氮、總無機態氮 及硝態氮濃度…………………………………………………… 86 圖19、2006年1月南仁山樣帶樣區土壤不同溫度之實驗室孵育結果 ……... 105 圖20、2006年8月南仁山樣帶樣區土壤不同溫度之實驗室孵育結果 …….. 106 圖21、不同溫度及水分條件之實驗室孵育下,2006年1月樣帶樣區 土壤淨氮礦化作用之非線性迴歸……………………………. 109 圖22、不同溫度及水分條件之實驗室孵育下,2006年8月樣帶樣區 土壤淨氮礦化作用之非線性迴歸………………………………. 110 | |
dc.language.iso | zh-TW | |
dc.title | 南仁山區低海拔亞熱帶雨林土壤氮礦化作用及硝化作用之探討 | zh_TW |
dc.title | Soil Nitrogen Mineralization and Nitrification of a Lowland Subtropical Rain Forest in the Nanjenshan Region in Taiwan | en |
dc.type | Thesis | |
dc.date.schoolyear | 98-2 | |
dc.description.degree | 博士 | |
dc.contributor.oralexamcommittee | 郭耀綸,賴朝明,謝長富,鍾仁賜,譚鎮中 | |
dc.subject.keyword | 南仁山,現地孵育,實驗室孵育,淨氮礦化作用,淨硝化作用,微生物生質碳氮,地形位置, | zh_TW |
dc.subject.keyword | Nanjenshan,in-situ incubation,laboratory incubation,net N mineralization,net nitrification,microbial biomass C and N,landscape position, | en |
dc.relation.page | 133 | |
dc.rights.note | 有償授權 | |
dc.date.accepted | 2010-08-19 | |
dc.contributor.author-college | 生物資源暨農學院 | zh_TW |
dc.contributor.author-dept | 農業化學研究所 | zh_TW |
顯示於系所單位: | 農業化學系 |
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