莽山三种森林类型凋落物对土壤有机碳及大量养分的影响

【摘要】森林凋落物是生态系统生产力的重要来源,由林木产生并归还到地面,在植被-土壤系统中调节物质能量循环,维持土壤肥力和整个生态系统的平衡。凋落物将森林地上和地下部分有机结合起来,增强土壤生态系统的稳定性以及维持土壤正常功能的发挥。凋落物分解是森林生态系统物质循环和能量流动的重要环节,是沟通生物地球化学循环的桥梁和纽带。本文以莽山国家森林公园常绿阔叶林、针阔混交林、针叶林作为研究对象,通过野外试验以及室内分析相结合的方法,探讨了三种林型年凋落物量和现存量、凋落物大量养分元素的月动态特征、凋落物分解速率以及对土壤养分的影响,进一步了解莽山地区不同林型生态学特性、天然林生产活力,为植被自然演替过程的稳步发展提供科学依据。通过研究,得出以下主要结果：(1)莽山地区常绿阔叶林、针阔混交林、针叶林年凋落物量之间差异显著,在植被正向演替过程中,年凋落物量大小依次为常绿阔叶林(8.84t·hm-2)>针阔混交林(5.83t·hm-2)>针叶林(3.52t·hm-2)。常绿阔叶林凋落物现存量总干重为8.643t·hm-2,针阔混交林凋落物现存量5.610t·hm-2,针叶林凋落物现存量为3.403t·hm-2。(2)三种林型凋落物大量养分含量大小顺序为：C>N>P>K。有机碳含量变化一直处于波浪起伏趋势,大小依次为常绿阔叶林>针阔混交林>针叶林。三种林型凋落物N的月动态趋势与凋落物碳相当。(3)对Olsen提出的指数衰减模型Xt=X0e-k进行修正,得到常绿阔叶林凋落物分解残留率的指数回归方程w=0.9668e-0.00068t,从而估算出其凋落物分解的半衰期和周转期分别是421天和1892天；同理,针阔混交林的指数回归方程为w=0.9696e-0.00062t,凋落物分解半衰期和周转期分别为464天和2077天。针叶林w=0.9759e-0.00058t,凋落物分解半衰期和周转期分别为501天和2225天。(4)对常绿阔叶林和针阔混交林的凋落物而言,N含量在整个分解过程中,前期逐渐上升,而后期缓慢下降。常绿阔叶林、针阔混交林、针叶林的N元素含量变化范围分别为12.12-17.02mg/g、15.65-19.54m/g、14.20-16.99mg/g。植被正向演替过程中,凋落物有机碳含量整体呈现上升趋势,即常绿阔叶林>针阔混交林>针叶林,含量变化范围为385.98-452.66mg/g、411.33-442188mg/g、335.13-388.58mg/g,且三种林型凋落物有机碳在分解过程中均呈现先下降再上升,最后趋于稳定的发展趋势。P与N元素的含量变化规律基本相似。常绿阔叶林、针阔混交林、针叶林的P元素含量变化范围分别为4.82-5.31mg/g.4.35-4.87mg/g、4.25-4.62mg/g。K元素开始分解速率较快,逐渐的含量变化相对稳定,含量偏低,且常绿阔叶林、针阔混交林、针叶林的K元素含量变化范围分别为0.96-3.62mg/g、0.96-2.37mg/g、0.89-1.77mg/g。(5)在凋落物分解过程中,土壤pH值均在4.09-4.52之间变化,且三种林型之间存在显著差异。凋落物有机碳最低值均出现在2012-1,其中常绿阔叶林、针阔混交林和针叶林各值分别为81.40g/kg.71.98g/kg、50.71g/kg,而土壤全氮的最低值出现在2012-3,分别为2.31g/kg、2.08g/kg、1.71g/kg。针叶林土壤有机碳和全氮含量与常绿阔叶林(p<0.01)、针阔混交林(p<0.01)均呈现差异极显著,常绿阔叶林与针阔混交林无显著差异。(6)在不同植被条件下,凋落物量和土壤有机碳大小均不相同,依次为常绿阔叶林>针阔混交林>针叶林。不同森林类型凋落物量与各层土壤有机碳相关性较强,随土层深度的增加,两者相关性减弱。而且林型凋落物量对土壤有机碳影响效果的显著性大小依次为常绿阔叶林>针阔混交林>针叶林。通过对以上结果分析得出结论：莽山植被正向演替过程中,常绿阔叶林、针阔混交林和针叶林的年凋落物量和现存量差异显著。三种林型凋落物大量养分含量大小均表现为：C>N>P>K,且凋落物有机碳、全氮、总磷、全钾含量均为常绿阔叶林>针阔混交林>针叶林。三种林型凋落物分解速率依次为常绿阔叶林>针阔混交林>针叶林。凋落物分解过程中,土壤pH值变化范围较小,且都呈酸性。三种林型的土壤有机碳和全氮的变化规律趋于一致。土壤有机碳和全氮含量大小依次为常绿阔叶林>针阔混交林>针叶林。常绿阔叶林与针阔混交林的凋落物有机碳与土壤有机碳的变化趋势相反,而针叶林却变化趋势一致。在不同植被条件下,凋落物量和土壤有机碳大小均不相同,依次为常绿阔叶林>针阔混交林>针叶林。凋落物量与土壤有机碳之间相关性的主要影响因素包括森林类型、土壤层、植被演替的级别。
【作者】徐剑武；
【导师】吴立潮；
【作者基本信息】中南林业科技大学，水土保持与荒漠化防治，2014，硕士
【关键词】凋落物分解；土壤有机碳；大量养分；影响；莽山；

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