不同林龄橡胶人工林磷循环特征的比较研究

摘要

磷是林木生长和森林生态系统净初级生产力的主要营养元素之一,由于热带地区土壤中磷的可利用率低,使得磷成为许多森林生态系统林木生长和重要生态过程的限制因子,近20多年来磷素循环在控制陆地生态系统生态过程中的重要性得到了更多的关注,因而,研究森林生态系统的磷循环也显得格外重要。本文以不同林龄的热研7-33-97橡胶人工林为研究对象,通过野外调查与室内实验相结合的方法,对橡胶人工林生态系统中的磷素大气降水输入与地表径流输出、系统内的积累和分布、凋落物的归还与分解等进行分析,进而揭示了橡胶人工林生态系统内磷素的生物循环与生物地球化学循环关系,为改善橡胶人工林合理施肥、提高磷肥利用效率以及提升林分生产力提供基础资料,也为橡胶人工林的可持续发展提供理论依据。研究表明:
　　 (1)不同林龄的橡胶人工林生物量随林龄的增加呈递增的趋势,橡胶树中以树干的生物量最大,占到了各个林龄橡胶树总生物量的45.44～47.46％,橡胶林中各组分生物量大小顺序依次为树干>树枝>树皮>树根>树叶,但幼龄林的10龄橡胶林中,各组分生物量大小顺序依次为树干>树枝>树皮>树叶>树根。不同林龄橡胶树各个器官中磷素含量随时间的变化表现一致,而比较不同林龄橡胶树中各器官磷素含量,其含量大小顺序为树叶>树根>树枝>树皮>树干。
　　 (2)橡胶树人工林凋落物全年凋落总量为6078.8～6823.4 kg/hm2,不同林龄橡胶林其总凋落量大小顺序为22a>16a>10a,凋落物的组分主要有枯叶、枯枝、胶果及其花等组分,枯叶占各自总凋落量的75.6～80.3％。
　　 橡胶林凋落物中枯叶、枯枝分解过程中磷素含量的变化表现为富集-释放模式,而枯叶在分解过程中磷素释放率较枯枝大。
　　 (3)橡胶人工林各土壤层中速效磷、有机磷和全磷含量均为0～20cm>20～40cm>40-60cm。同时,不同林龄橡胶树树叶、树皮和树根的磷素富集系数整体上呈随林龄增大而增大的趋势,而其中树枝与树干磷素富集能力则表现为:22a>10a>16a。
　　 (4)不同林龄橡胶人工林生态系统中磷素总贮存量平均为2411.86 kg/hm2,其中土壤层为2341.44 kg/hm2(96.86％),植物层为67.29 kg/hm2(3.00％),枯落物层为3.13 kg/hm2(0.14％),空间分布为:土壤层>植物层>枯落物层。随着林龄的增加,植物层中磷素积累量不断增大,土壤层中磷素积累量则不断减小。由林外降雨带来的磷素含量很少,仅为0.0082 kg/(hm2·a),而通过林冠和树干淋溶带来的磷素是林外降雨的27倍之多,可见林内透雨与树干茎流加速了橡胶人工林生态系统中磷素循环。
　　 (5)不同林龄橡胶人工林从土壤中对磷的年吸收量大小顺序为:22a>16a>10a,磷素在橡胶人工林中年存留量的大小顺序为:22a>10a>16a,通过凋落物和雨水淋溶返回土壤的磷素归还量大小顺序为;22a>10a>16a。同时,不同林龄橡胶人工林从土壤中对磷素的吸收系数平均为0.011,存留系数平均为O.5l,归还系数平均为0.25,磷素的归还系数小于存留系数。
　　 (6)不同林龄橡胶人工林生态系统磷素年输入量与年输出量大小表现不同,10a橡胶人工林生态系统磷素年输入量大于年输出量,系统内磷素表现为积累,而16a和22a橡胶人工林生态系统磷素年输入量小于年输出量,系统内磷素表现为亏损,亏损量大小顺序为22a>16a。

目录

文摘

英文文摘

1 前言

1.1 研究目的与意义

1.2 研究内容

2 文献综述

2.1 森林生态系统养分循环国内外研究

2.2 森林生态系统磷循环的研究

2.3 橡胶林生态系统磷循环的研究

2.3.1 橡胶人工林生态系统磷的输入-输出

2.3.2 橡胶人工林生态系统磷内循环特点及其影响因素

2.4 森林生态系统磷循环的研究方法

3 研究方法

3.1 试验地概况

3.2 试验材料与设计

3.3 试验方法

3.3.1 样品采集与处理

3.3.2 样品养分分析

3.3.3 数据处理与分析

4 结果与分析

4.1 橡胶人工林生态系统生物量及磷素养分含量和分配

4.1.1 橡胶人工林生态系统生物量及其分配

4.1.2 橡胶人工林系统磷素养分含量及其分配

4.2 橡胶人工林生态系统枯落物生物量及其磷素分配

4.2.1 橡胶人工林枯落物凋落量

4.2.2 枯落物分解

4.2.3 橡胶人工林磷素释放

4.3 橡胶人工林生态系统土壤磷素动态变化及分配

4.3.1 橡胶人工林土壤磷素动态变化

4.3.2 橡胶树对土壤磷素的富集特征

4.4 橡胶人工林磷素积累与分配

4.4.1 橡胶树磷素积累与分配

4.4.2 枯落物磷素积累与分布

4.4.3 土壤磷素积累与分配

4.4.4 橡胶人工林磷素贮存与空间分布格局

4.5 橡胶人工林生态系统磷素输入与输出

4.5.1 橡胶人工林生态系统水文磷素特征

4.5.2 橡胶人工林施肥

4.6 橡胶人工林生态系统磷素生物循环

4.6.1 磷素存留量

4.6.2 磷素归还量

4.6.3 胶乳中磷素流失量

4.6.4 磷素吸收量

4.6.5 橡胶人工林生态系统磷素的生物循环

4.7 橡胶人工林生态系统磷素生物地球化学循环

4.7.1 橡胶人工林生态系统生物地球化学循环

4.7.2 橡胶人工林生态系统磷素循环动态模拟

5 结论与讨论

6 本研究的不足之处

参考文献

致谢