杉木观光木混交林凋落物和细根对地力作用研究

摘要

本文对福建林学院莘口教学林场1973年营造的杉木观光木混交林(以下简称杉观混交林)和杉木纯林(对照)的凋落物数量、养分和能量归还动态、细根数量、养分、能量和C动态、凋落物和细根分解过程及养分、能量、C释放特点等进行深入研究,并在此基础上,对杉木观光木混交林土壤肥力和群落净生产力、营养元素循环、能量生态、C库及C吸存能力等进行系统研究,试图揭示杉阔混交林的自我培肥地力机制,为实现杉木人工林的可持续经营提供理论依据.结果表明:杉观混交林的3年年均凋落物数量、N养分归还量、能流量和C固定量分别为6.199t·hm<'-2>、49.267kg·hm<'-2>、12.74×10<'6>J·m<'-2>和2.974t·hm<'-2>,均较纯林的为高,凋落物P养分归还量为2.318kg·hm<'-2>,则与纯林的相近.混交林和纯林落叶在凋落物数量、养分、能量和C归还量中均占约60﹪.混交林中杉木与纯林杉木凋落物总量在一年中的3月、5月和10-12月出现峰值;观光木凋落物总量则在5月及8月出现峰值.混交林细根年均生物量现存量为4.537t·hm<'-2>,是杉木纯林(3.602t·hm<'-2>)的1.26倍.混交林细根N、P养分现存量分别为40.312和2.714kg·hm<'-2>,分别是纯林的1.4和1.6倍;细根能量现存量达8.982×10<'6>J·m<'-2>,是纯林的1.26倍;细根C库达2.192t·hm<'-2>,是纯林的1.24倍.<0.5mm细根是细根干物质、C、养分和能量库的主体(占60﹪以上).活细根现存量季节动态均表现为双峰型(峰值为3月和9月),而死细根现存量季节动态则呈单谷型(低谷出现在3月或5月).混交林凋落物不同组分的分解速率大小顺序为:观叶>杉叶>杉枝,分解1年后的干重损失率分别为74.54﹪、56.31﹪和22.28﹪,杉叶和观叶混合可加快分解.混交林群落的总年净增量达9.899t·hm<'-2>·a<'-1>,是纯林的1.15倍,其中乔术层的是纯林的1.30倍.混交林和纯林群落总凋落物分别为6.759t·hm<'-2>和6.804t·hm<'-2>,其中混交林乔术层的是纯林的1.05倍;混交林和纯林细根枯死物年归还量分别占相应地上年凋落物量的35.66﹪和33.42﹪,乔木层枯死细根在群落细根年枯死量中占80﹪以上.混交林群落的年净生产力达18.003t·hm<'-2>·a<'-1>,是纯林群落的1.09倍,其中乔木层的净生产力是纯林的1.19倍.细根净生产力分别为4.124和3.528t·hm<'-2>·a<'-1>,分别占各自群落净生产力的22.9﹪和20.9﹪.混交林群落的N、P总积累量达585.223kgIhm<'-2>和128.784kgIhm<'-2>,分别是纯林群落的1.5倍和1.3倍.混交林群落N、P养分年归还量达75.740和5.493kgIhm<'-2>,分别是杉木纯林的113.0﹪和79.6﹪.混交林乔木层通过凋落物和枯死细根归还N、P养分分别占总归还量的76.8﹪和55.2﹪,其中枯死细根N、P养分归还量分别是凋落物归还量的42.9﹪和51.2﹪;林下植被(枯落物和枯死细根)年归还N、P养分量占总归还量的14.8﹪和37.3﹪;降水淋溶N、P养分归还量分别占总归还量的8.4﹪和7.5﹪.混交林的N、P周转期、循环系数均大于纯林,但其N、P的富集率、利用系数却低于纯林,且其N的吸收系数略高于纯林,P的吸收系数则低于纯林.表明杉观混交林的养分循环特点有利林地的地力维持,是一种较好的杉阔混交类型.混交林群落的能量现存量、年净增量、归还量和净固定量分别是纯林的1.26倍、1.15倍、1.02倍和1.09倍,其中以乔木层的占大部分,林下植被虽然能量现存量仅占群落的很小一部分,而其能量年净增量、归还量和净固定量却占有一定比重.混交林0~20cm土壤的非毛管孔隙比纯林的大3.68﹪,最大持水量、田间持水量和有效含水量分别比纯林高出8.56﹪、4.92﹪和8.892﹪;0~20cm土层中大于0.25mm的水稳性团聚体含量比纯林增加了7.86﹪;结构体破坏率为30.03﹪,比纯林的降低了15.69﹪;土壤养分含量如有机质、全N、全P等也有不同幅度的升高.与纯林相比,杉木观光木混交后土壤有机碳和腐殖酸碳量增加,土壤胡敏酸(HA)含量、HA的E<,4>值提高,E<,4>/E<,6>值降低,土壤C/N值增大,0-20cm土层胡富比(HA/FA)升高.紫外-可见光谱、红外吸收光谱表明,混交林和纯林的土壤腐殖质腐殖化程度均不高,相对而言,混交林土壤腐殖质的缩合程度提高,芳香核原子团增多,芳化度提高,腐殖质的品质较好,土壤熟化程度增大,土壤的理化性质变好,供肥、保肥能力增强.说明混交林具有较强的培肥土壤的功能,有利丁杉木人工林的地力维持.

目录

文摘

英文文摘

前言

第一章 绪论

第二章 材料和方法

2.1试验地概况

2.2研究方法

2.2.1林分生长量及地上部分生物量

2.2.2地下部分生物量测定

2.2.3凋落物生物量测定

2.2.4凋落物分解试验

2.2.5细根分解试验

2.2.6细根净生产力和周转

2.2.7树冠淋溶和树干茎流测定

2.2.8植株化学分析

第三章 结果与讨论

3.1杉木观光木混交林凋落物动态

3.1.1凋落物产量动态

3.1.2凋落物养分动态

3.1.3凋落物能量动态

3.1.4凋落物C固定量

3.1.5凋落物分解动态

3.2混交林细根性质及动态

3.2.1混交林细根现存量及动态

3.2.2乔木层细根分布特点

3.2.3根养分库动态

3.2.4细根能量动态

3.2.5细根C库

3.2.6细根分解动态

3.2.7细根的年生长、死亡和周转率

3.2.8细根养分年归还量和释放量

3.2.9细根能量年归还量及释放量

3.3混交林土壤肥力

3.3.1混交林土壤水分物理性质及团聚体组成

3.3.2土壤养分组成

3.3.3混交林土壤腐殖质组成及性质

3.4混交林群落净生产力

3.4.1混交林群落的生物量净生长量

3.4.2 混交林群落年枯落物量

3.4.3混交林群落的净生产力

3.5混交林营养元素循环

3.5.1混交林及纯林各组分的N、P浓度

3.5.2混交林群落N、P的积累量及其分布

3.5.3混交林群落N、P养分归还量

3.5.4混交林群落N、P养分循环特点

3.5.5讨论

3.6群落能量生态

3.6.1群落各组分的灰分及热值

3.6.2群落能量现存量

3.6.3群落能量归还量

3.6.4群落的能量净固定量

3.7混交林C库与C吸存

3.7.1生态系统C库的大小与分配

3.7.2不同生长阶段乔木层有机碳积累动态

3.7.3乔木层C年净固定量

3.7.4讨论

第四章 结论

主要参考文献

致谢

博士后期间公开发表的主要论文目录

杨玉盛教授简介