桉树人工林土壤环境对林下植被影响的研究

摘要

本研究通过野外试验对桉树人工林开展林下植被调查研究，在林下环境中设置样地，研究不同林下环境的土壤物理性质、不同林下环境的林分金属元素的循环特征、不同林下环境下不同干扰对植物种子萌发与生长的影响，并在此基础上，分析桉树人工林土壤环境与林下植被的关系，分析影响桉树人工林林下植被多样性的环境主导因子，为按树人工林可持续经营提供理论据。主要研究成果如下： 1、有林下植被的桉树人工林地的土壤含水量比无林下植被的桉树人工林地的高出11.2～62.9g·kg-1；同一样地内，有枯枝落叶覆盖物的土壤含水量平均比没有枯枝落叶覆盖物的土壤含水量高27.6～38.2g·kg-1；有林下植被的桉树人工林地土壤温度比无林下植被的桉树人工林地和空旷弃荒地低，但却比无林下植被、树冠大、荫蔽度大的马占相思林地的高。有林下植被的桉树人工林地的土壤硬度要比无林下植被的桉树人工林地、马占相思林地和空旷弃荒地的小5.49～18.76kg·cm-3。林下植被覆盖率高的桉树人工林地，其容重比有林下植被的桉树人工林地、无林下植被的桉树人工林地、马占相思林地、牧草实验地样地小0.33～0.48g·cm-3。 2、林下有植被的林分与林下无植被的林分营养元素的含量：Mg分别为12090.07mg·kg-1、9249.38mg·kg-1，高30.71％；Zn分别为54.37mg·kg-1、54.73mg·kg-1，两种林分间无差异；Fe分别为5999.5929mg·kg-1、3438.114mg·kg-1，高出175％；Cu分别为17.15mg·kg-1、13.48mg·kg-1，高27.23％；Mn分别为3939.64mg·kg-1、3971.42mg·kg-1两种林分间无差异；林下有植被的林分含量为Mg＞Fe＞Mn＞Zn＞Cu；林下无植被林分含量为Mg＞Mn＞Fe＞Zn＞Cu。 林下有植被的林分与林下无植被的林分营养元素的积累量相比，Mg高出2.48倍；Zn高出1.43倍；Fe高1.71倍；Cu高出1.58倍；Mn高1.74倍，五种元素均是林下有植被林分的积累量高于林下无植被林分。 林下有植被林分的营养元素存留量与林下无植被的林分相比，林下有植被林分林下无植被林分高，结果为Mg多59％、Zn多43％、Fe多73％、Cu多59％、Mn多74％。 营养元素的年归还量表现为除了Mn元素的归还量为林下有植被林分小于林下无植被林分外，其他四种元素据表现为林下有植被的林分比林下无植被的林分归还量大，具体为Mg多15.96kg·ha-1·a-1、Zn多0.0075kg·ha-1·a-1、Fe多19.4713kg·hm-2·a-1、Cu多0.0874kg·ha-1·a-1、Mn低4.37kg·hm2·a-1。 林下有植被的林分与林下无植被的林分营养元素的年吸收量分别为：Mg186.42、107.54kg·ha-1·a-1；Zn1.0173、0.8418kg·hm2·a；Fe64.8194、32.1323kg·hm2·a-1；Cu0.3542、0.2273kg·ha-1·a-1；Mn77.75、67.47kg·hm2·a-1。 有林下植被和无林下植被林分营养元素的循环系数为：Mg0.43、0.61；Zn0.66、0.7；Fe0.51、0.43；Cu0.70、0.71:Mn0.56、0.71。 林下有植被的林分与林下无植被的林分营养元素的利用系数为：Mg0.57、0.39、Zn0.6、0.85、Fe0.41、0.35、Cu0.66、0.67、Mn0.45、0.68。 林下有植被的林分与林下无植被的林分营养元素的吸收系数为Mg0.0012、0.0018；Zn0.001、0.0017；Fe0.00018、0.00008；Cu0.0011、0.0019；Mn0.0053、0.0412。 3、在桉树人工林下自然环境中，桉树鲜叶浸泡液浓度(取1kg新鲜桉树叶剁碎，用1000mL蒸溜水浸泡24h)在50％时对柱花草的萌芽达到差异显著水平，而1％到40％低浓度的桉树鲜叶液浸泡液对柱花草萌芽、幼苗生长的影响均达不到差异显著水平；不同重量的桉树鲜叶和飞机草压青对植物种子萌发和生长都没有负面的影响，相反压青对柱花草等植物幼苗生长还有一定促进作用；松土对植物种子的发芽有促进的作用，松土比不松土的发芽率平均高64％；在野外条件下不同施水量对植物种子的萌发产生较大差异，施水量高于500mL·m-2d-1时植物种子才能萌芽，在2000mL·m-2d-1的施水量时种子的萌芽表现最好，发芽率达到100％，对照和小于500mL·m-2d-1的施水量植物种子都不能萌发；在室内条件下不同浇水量对植物种子的萌发影响达到差异极显著水平，不同的桉树林土壤对植物种子萌发的影响都达不到差异显著水平。 综上研究成果，表明土壤水分、土壤表面硬度和温度是影响植物种子在桉树林下萌发和幼苗生长的主控因子，缺水和土壤板结是造成桉树林下植被退化的主要原因。 因此，改变营林措施，防止农民将枯枝落叶耙走作为薪柴，确保枯枝落叶回归土壤，改善土壤的物理性质，增加土壤有机质含量，增加土壤的持水、保水能力是恢复林下植被的关键措施。

目录

文摘

英文文摘

声明

1前言

2研究综述

2.1桉树人工林林下生物多样性组成特点研究

2.2影响桉树林下生物多样性的影响因子

2.2.1竞争水分和养分

2.2.2化感作用

2.2.3人为干扰

2.3林下植被与土壤环境的关系研究

2.3.1林下植被与土壤物理性质的关系

2.3.2林下植被与土壤化学性质的关系

3研究目的和内容

3.1研究目的和意义

3.2技术方案

3.3研究内容

4研究方法

4.1研究地概况

4.2植物群落学调查

4.3土壤物理性质测定

4.3.1土壤水分测定

4.3.2土壤温度

4.3.3土壤坚实度测定

4.3.4土壤机械组成（颗粒大小）

4.3.5土壤容重的测定

4.4养分循环测定

4.4.1样地设置与取样

4.4.2土壤取样

4.4.3凋落物收集

4.4.4生物量的测定

4.5林下植物种子萌芽实验

4.5.1实验材料

4.5.2试验地设置

4.5.3桉树叶浸泡液处理试验

4.5.4桉树叶和飞机草压青试验

4.5.5松土和不松土试验

4.5.6人工控制水分试验

4.5.7室内实验

4.6数据处理

5结果分析

5.1桉树林林下植物与桉树生物量分析

5.1.1桉树林林下植物构成

5.1.2不同桉树人工林生物量的比较研究

5.2桉树人工林林下植被、地面覆盖物与土壤物理性质的关系

5.2.1土壤含水量的变化

5.2.2土壤温度的变化

5.2.3土壤硬度的变化

5.2.4土壤容重的变化

5.2.5土壤机械组成变化

5.2.6样地中各个土壤物理指标之间的相关系数

5.3不同林下环境桉树人工林营养元素的积累与循环比较

5.3.1不同林下环境桉树人工林营养元素的含量

5.3.2不同林下环境桉树人工林营养元素的积累

5.3.3不同林下环境桉树人工林营养元素的循环特征

5.4桉树人工林土壤环境对植物种子发芽和生长的影响

5.4.1桉树鲜叶浸泡液对植物种子萌发和生长的影响

5.4.2桉树叶压青对植物种子萌发和生长的影响

5.4.3飞机草压青对植物种子萌发和生长的影响

5.4.4桉树林林下土壤表面硬度和人工控制不同水分条件对植物种子萌发的影响

5.4.5不同土样对蔬菜种子萌芽的影响

5.4.6不同浇水量对蔬菜种子萌芽的影响

6讨论

6.1林下土壤物理性质对林下植被的关系

6.2不同林下环境桉树人工林元素的积累、循环与林下植被的关系

6.3桉树人工林土壤环境对植物种子发芽和生长的影响

7研究结论

参考文献

致谢

就读期间发表的论文