滨海沙地尾巨桉与木麻黄人工林凋落物混合分解及养分释放规律

摘要

滨海沙地是陆地和大洋之间的过渡地带,是人类生活和各种经济活动频繁的区域,也是环境脆弱地带.沿海防护林是我国森林资源的重要组成部分,是一种特殊的森林类型,在防风固沙、保持水土、调节气候、改善生态环境等方面发挥重要作用.由于土壤肥力下降、沿海防护造林树种缺乏、沿海防护林纯林结构单一等因素,造成沿海防护林地力衰退.在滨海沙地建立合理混交林已成为沿海防护林经营建设过程中亟待解决的问题.鉴于此,本研究采取网袋分解法,以尾巨桉(Eucalyptus urophylla×E.grandis)和木麻黄(Casuarina equisetifolia)为研究对象,在尾巨桉林和木麻黄林下分别设置尾巨桉凋落物(A-A,M-A)、木麻黄凋落物(A-M,M-M)、尾巨桉:木麻黄1:1混合凋落物(A-H1,M-H1)、尾巨桉:木麻黄1:2混合凋落物(A-H2,M-H2)、尾巨桉:木麻黄2:1混合凋落物(A-H3,M-H3)5个处理.通过测定凋落物分解速率、养分(C、N、P、K、Ca、Mg等)释放以及分解过程中凋落物酶活性(酸性磷酸酶、多酚氧化酶、纤维素酶),探究不同树种凋落物在沙地条件下的分解机制、不同比例混合凋落物分解及养分释放规律,为今后构建沿海不同混交比例防护林、维护防护林地力、提高沿海防护林生态系统的稳定性提供理论依据,主要研究结果如下: (1)在滨海沙地木麻黄人工林年凋落物量(15.16t hm-2a-1)显著高于尾巨桉人工林(8.43t hm-2a-1).两种人工林凋落物量月动态变化相似,均为多峰曲线型,尾巨桉林最大值在5月(1.78t hm-2a-1),木麻黄林最大值出现在7月(2.52t hm-2a-1).凋落物量表现出夏季明显高于冬季的季节特征,且以凋落叶为主,占总凋落物的54%以上. (2)在分解试验中,两种林分下凋落物干重剩余率均表现出先急速下降后平缓下降的趋势.分解360d后干重剩余率为31.52%~44.55%.各凋落物达到半衰期即分解50%所需时间(t0.5)为0.55a~0.94a,分解95%所需时间(t0.05)为2.38a~4.04a.马尾松与木麻黄凋落物分解95%所需时间约是分解50%所需时间的4倍,表明凋落物分解具有前期速度快,后期速度缓慢的特点.本研究中将凋落物置于林地凋落物底层,故其分解速率较快. (3)尾巨桉与木麻黄凋落物相互移置后,尾巨桉凋落物在尾巨桉林下分解系数为0.897a-1,在木麻黄林下分解系数为1.051a-1;木麻黄凋落物在木麻黄林下分解系数为1.020a-1,尾巨桉林下分解系数为0.877a-1.在尾巨桉与木麻黄的移置试验中,尾巨桉和木麻黄凋落物均在木麻黄林下分解更快.木麻黄凋落物分解表现出主场优势. (4)不同配比凋落物分解速率各异.尾巨桉凋落物在尾巨桉林下混合处理中占比越高分解速率越快,其余混合处理凋落物分解速率无明显规律.在两个林分环境下,总体上各阶段处理A-H3与M-H3干重剩余率最小.结合A-H3与M-H3干重剩余率预测值显著低于实际值,表明尾巨桉与木麻黄叶凋落物2:1混合处理对凋落物分解有明显促进作用.实际生产中木麻黄凋落物量约为尾巨桉凋落物量的2倍,因此尾巨桉与木麻黄以1:1混交为效果最佳. (5)在凋落物分解过程中,各养分元素含量变化趋势不同.碳含量变化规律基本上与分解速率一致,总体上分解前期养分释放量小于分解后期.而对于不同林分下同一处理,大部分时期尾巨桉林下凋落物碳元素释放量小于木麻黄林下.各处理凋落物在分解前期氮元素出现明显富集现象.尾巨桉林下凋落物氮元素经历富集—释放—富集的过程,木麻黄林下氮元素仅经历富集—释放过程.氮元素最终释放量在木麻黄林下大于其在尾巨桉林下.相同分解环境下,尾巨桉凋落物氮元素变化比木麻黄活跃.不同配比凋落物混合处理对氮元素释放的影响各不相同. (6)木麻黄凋落物初始磷含量显著高于尾巨桉.两种凋落物在主场分解时磷元素表现出先释放后富集的现象;尾巨桉在木麻黄林下分解时表现出磷元素释放,木麻黄在尾巨桉林下分解时表现出磷元素富集.混合处理凋落物磷元素总体上表现出富集趋势.钾元素是较不稳定元素,在凋落物分解过程中容易转移.在滨海沙地凋落物分解实验中,钾含量变化幅度较大.钙元素在分解中表现出少量富集.镁元素在凋落物分解过程中变化幅度不大. (7)纯尾巨桉凋落物和纯木麻黄凋落物分解360d(夏季)酸性磷酸酶、多酚氧化酶和纤维素酶活性均低于分解180d(冬季).不同配比混合处理下凋落物酶活性没有表现出明显的季节差异.不同混合处理下凋落物各种酶活性有显著或不显著差异,同一处理在不同林分下也有显著或不显著差异.相关性分析表明,酸性磷酸酶与多酚氧化酶、纤维素酶之间呈不显著正相关;多酚氧化酶与纤维素酶之间呈现极显著负相关关系.

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