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华西雨屏区不同密度巨桉人工林凋落物分解、养分释放及其土壤呼吸特征

作　者: 向元彬
导　师: 胡庭兴
学　校: 四川农业大学
专　业: 森林培育
关键词: 巨桉人工林密度凋落物分解养分释放土壤呼吸华西雨屏区
分类号: S714
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

森林凋落物在森林生态系统中占有重要地位,凋落物的分解是森林生态系统物质循环和能量流动的主要途径,它不仅对森林资源的保护和永续利用起着重大作用,而且对维持林地生产力具有十分重要的意义。巨桉作为退耕还林的主要树种之一,在我国南方地区已大面积种植,在长江中上游生态屏障建设及地区经济发展中发挥着重要的作用。本试验选择四川雅安市2003年营造的3种不同密度的巨按人工林作为研究对象,自2008年1月起,通过对其凋落物量、凋落物分解及其养分释放、土壤呼吸等特征进行定位研究,旨在为提高该区巨桉林生态系统的经营和管理水平提供参考。研究结果表明：(1)华西雨屏区3种密度(2222株·hm-2、1333株·hm-2、833株·hm-2)巨桉人工林的年凋落量分别为7655.58 kg.hm-2、6247.78 kg·hm-2、4079.93 kg·hm-2；凋落叶是凋落物中的主要组分,各密度林分叶凋落量分别占全年凋落量的87.89%、94.85%和87.18%；凋落物各组分间凋落量大小顺序表现为：凋落叶>凋落枝>凋落皮；凋落物量在1a中有明显的季节动态,春夏季凋落物量最大,峰值在5月。(2)在不同组分凋落物分解过程中,叶的分解速率比枝条快,分解12个月后,2222株·hm-2、1333株·hm-2、833株·hm-23种密度林分下叶的质量残留率分别为42.86%、39.56%和11.57%,枝条的质量残留率分别为64.28%、56.35和47.07%,叶的质量残留率显著低于枝(P<0.01)；叶在分解的第5-8月时分解速率较大,而枝则在第4-10月时分解率较大；2222株·hm-2、1333株·hm-2、833株·hm-2的凋落叶分解95%分别需要3.322 a、2.989 a和1.356 a,枝条分解95%分别需要6.147a、4.783 a和3.604 a,各密度凋落叶、凋落枝年分解系数大小顺序均表现为：K833>K1333>K2222；凋落叶、凋落枝分解初始木质素浓度分别为211.07g·kg-11242.56 g·kg-1,凋落叶、凋落枝分解初始纤维素浓度分别为152.32 g·kg-1、315.70g-kg-1,经分解12个月后,各密度凋落叶、凋落枝的纤维素浓度比初始纤维素浓度低,而木质素浓度比初始木质素浓度高。(3)经12个月的分解,凋落叶各养分元素年释放速率大小表现为,2222株·hm-2：N>C>Mg>P>K>Ca,1333株.hm-2：N>Mg>C<P>K>Ca,833株.hm-2：N>C>Mg>P>K>Ca;凋落枝各养分元素释放速率大小表现为,2222株.hm-2：C>Mg>N>K>P>Ca,1333株·hm-2：Mg>C<N>K>P>Ca,833株·hm-2：C>Mg>N>P>K>Ca；各密度凋落叶各养分元素释放速率均高于凋落枝；凋落叶中C、K、Mg在分解过程表现为直接释放,Ca表现为依次经历淋溶、富集和释放三个阶段,不同密度N、P元素释放动态不同；凋落枝中C、Mg在分解过程中表现为直接释放,K-直处于富集状态,Ca依次经历淋溶、富集两个阶段,不同密度N、P元素释放动态不同。(4)凋落叶、凋落枝初始C／N分别为43.51、285.78；在分解过程中,各密度凋落叶、凋落枝C／N比变化动态总体均表现为下降趋势,经分解12个月后,凋落叶中的C／N比为：833株·hm-2<1333株·hm-2<2222株.hm-2,凋落枝中的C／N比为：1333株·hm-2<833株·hm-2<2222株-hm-2。(5)试验林分土壤呼吸具有明显的季节动态。各密度巨桉林土壤呼吸速率(Rs)最高值均出现在7月,最低值出现在1月,且密度为833株·hm-2(8m×1.5 m)的巨桉林土壤呼吸速率最大,2222株·hm-2(3 m×1.5 m)的最小；2008年4月、7月、10月土壤呼吸速率24h平均值均表现为风(833株·hm-2)>Rs(1333株·hm-2)>Rs(2222株.hm-2),且Rs(7月)>Rs(4月)>Rs(10月)。(6)密度833株.hm-2与其他两种密度林分的微生物生物量碳、氮存在显著差异(P<0.05)。不同密度巨桉林土壤有机质含量和0-10cm根系生物量均表现出相同的趋势,即林分密度越小,草本植物越多,根系生物量越大,有机质含量越多。(7)温度和湿度是巨桉林土壤呼吸变异的主导因子,土壤呼吸速率与土壤温度和湿度的双因素模型(Rs=aebtWc)优于单因素模型(Rs=aebt,Rs=aW+b),两者共同解释了该林分土壤呼吸速率月动态的78.3%-91.5%；各密度林分土壤呼吸Q10值随林分密度增大而降低,大小顺序为：3.65(833株·hm-2)>2.60(1333株.hm-2)>2.55(2222株·hm-2)。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-11
引言  11-12
1 文献综述  12-20
  1.1 森林凋落物分解研究概况  12-17
    1.1.1 森林凋落物的定义  12
    1.1.2 森林凋落量的研究  12-13
    1.1.3 森林凋落物及其主要成分分解的一般过程  13-14
    1.1.4 凋落物分解的养分动态机制  14-15
      1.1.4.1 养分释放模式  14-15
      1.1.4.2 养分释放机制  15
    1.1.5 凋落物分解的制约因素  15-17
      1.1.5.1 制约凋落物分解的内在因素  16-17
      1.1.5.2 制约凋落物分解的外在因素  17
  1.2 森林土壤呼吸研究概况  17-20
    1.2.1 土壤呼吸的含义及其作用  17-18
    1.2.2 森林土壤呼吸的影响因素  18-20
      1.2.2.1 森林土壤温度对土壤呼吸的影响  18-19
      1.2.2.2 森林土壤湿度对土壤呼吸的影响  19-20
      1.2.2.3 其它因子对土壤呼吸的影响  20
2 研究目的意义、研究内容及技术路线  20-21
  2.1 研究目的与意义  20
  2.2 研究内容  20
  2.3 技术路线  20-21
3 试验区概况及研究方法  21-25
  3.1 试验区概况  21-22
  3.2 试验设计  22
  3.3 凋落物样品收集、处理及及养分元素测定  22-23
  3.4 凋落物木质素、纤维素的测定  23
  3.5 土壤呼吸、温度及水分的测定  23
  3.6 微生物生物量碳氮、土壤有机质含量和植物根系生物量的测定  23-24
  3.7 林下生物多样性调查及其林分郁闭度的测定  24
  3.8 数据处理  24-25
4 结果与分析  25-47
  4.1 不同密度巨桉林凋落物量及其月动态特征  25-26
  4.2 不同密度巨桉林凋落物分解特征  26-28
  4.3 不同密度巨桉林凋落物中木质素和纤维素浓度的特征  28-29
  4.4 不同密度巨桉林凋落叶养分释放特征  29-36
    4.4.1 不同密度巨桉林凋落叶C、N、P、K、Ca、Mg浓度变化  29-32
    4.4.2 不同密度巨桉林凋落叶养分释放规律  32-35
    4.4.3 不同密度巨桉林凋落叶分解过程中C/N的变化  35-36
  4.5 不同密度巨桉林凋落枝养分释放特征  36-42
    4.5.1 不同密度巨桉林凋落枝C、N、P、K、Ca、Mg浓度变化  36-39
    4.5.2 不同密度巨桉林凋落枝养分释放规律  39-42
    4.5.3 不同密度巨桉林凋落枝分解过程中C/N的变化  42
  4.6 不同密度巨桉林凋落物养分释放特征总体评价  42-43
  4.7 不同密度巨桉林土壤呼吸速率月动态及其昼夜变化  43-45
  4.8 不同密度巨桉林土壤呼吸与温度、湿度的关系  45-46
  4.9 不同密度巨桉林土壤呼吸与土壤微生物生物量碳氮、土壤有机质含量、植物根系生物量的关系  46-47
5 讨论  47-53
  5.1 不同密度巨桉林凋落物量、组成及其月动态特征  47-48
  5.2 不同密度巨桉林凋落物分解特征及其影响因素  48-49
  5.3 不同密度巨桉林凋落物分解过程中养分释放动态特征  49-51
  5.4 不同密度巨桉林土壤呼吸与土壤微生物、有机质、地表覆被物的关系  51-52
  5.5 不同密度巨桉林土壤呼吸与温度、湿度的关系  52-53
6 结论  53-55
参考文献  55-63
致谢  63

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