控雪对水曲柳和兴安落叶松凋落叶分解及养分释放的影响

摘要

凋落物分解是生态系统物质循环的重要过程，温带森林季节性雪被格局变化可能影响凋落叶分解过程，从而改变温带森林物质循环、能量交换等生态系统过程。尽管关于凋落物分解和养分释放的研究较多，但季节性雪被格局变化下，凋落物分解及养分释放过程对全球变化的响应亟待深入研究。因此，本文采用凋落物分解袋法，以温带森林主要树种水曲柳(Fraxinus mandshurica)和兴安落叶松Larix gmelinii)为研究对象，人工模拟的季节性雪被格局变化，研究不同控雪处理（对照、增雪处理、除雪处理）下凋落叶在不同分解阶段（初冻期、深冻期、融化期、无雪初期、无雪中期、无雪后期）的分解及养分释放动态变化。研究不同控雪处理对两种凋落叶的分解率、元素释放以及木质素、纤维素物质降解的影响，以期为预测全球变化情景下森林生态系统物质循环提供基础数据。
　　(1)雪深对环境变量有显著影响。初冻期、深冻期和融化期，环境变量（土壤平均温度、正积温、负积温及冻融循环次数）在不同控雪处理下差异显著。
　　(2)经过一年的分解，水曲柳年分解率为51.29％-57.39％，兴安落叶松年分解率为21.67％-31.36％。两种树种的Olson凋落叶分解系数k均以增雪处理下最大，而除雪处理下最小。增雪处理缩短了50％和95％分解时间，而除雪处理均延长了50％和95％分解所需时间。
　　(3)物种因素、雪深、各分解时期和环境变量与凋落物分解率密切相关，不同分解时期凋落物分解影响因子不同，雪被覆盖时期环境因子是影响凋落叶分解的主导因子，无雪时期凋落叶分解受凋落物初始质量影响。
　　(4)分解实验表明，雪被覆盖显著改变了凋落叶质量，但不同关键时期不同物种凋落叶质量变化对不同处理表现出明显的差异。控雪处理显著影响各分解阶段兴安落叶松凋落叶碳含量，但对水曲柳分解中碳含量影响不显著。控雪处理下水曲柳凋落叶木质素含量和纤维素含量均表现出显著差异。同时，控雪处理下凋落叶氮磷比均表现出显著差异。凋落叶分解过程中碳含量、纤维素含量、碳氮比均整体呈下降趋势;而氮含量、氮磷比总体呈上升趋势。
　　(5)随雪深的增加凋落叶碳残留率、氮残留率、磷残留率、木质素残留率、纤维素残留率、碳氮比和碳磷比会不同程度的减少。经过一年的分解，水曲柳和兴安落叶松凋落叶碳元素表现为释放，释放率在增雪处理下最大，除雪处理下最小。水曲柳凋落叶氮元素表现为释放，释放率在除雪处理下最大，增雪处理下最小。兴安落叶松凋落叶氮元素表现为富集，富集率在增雪处理下最大，自然雪被下最小。水曲柳和兴安落叶松凋落叶磷元素表现为释放，释放率在增雪处理下最大，除雪处理下最小。水曲柳和兴安落叶松凋落叶木质素与纤维素表现为降解，降解率在增雪处理下最大，除雪处理下最小。
　　综上所述，冬季不同厚度的雪被覆盖显著影响了温带森林凋落叶分解，但不同质量的凋落叶对不同厚度雪被的响应存在差异。不同分解阶段凋落叶分解均表现出随雪深的增加而增加的趋势。增雪处理明显促进了雪被覆盖时期凋落叶的分解，而除雪处理显著促进了无雪时期凋落叶的分解。分解实验表明，雪深的增加将可能加速森林凋落叶的分解。这些结果为预测全球变化条件下凋落叶分解、温带森林养分释放和物质循环提供基础数据。

目录

摘要

1 绪论

1．1 研究目的与意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 凋落物影响因素

1．2．2 季节性雪被格局变化对分解的影响

2 实验设计与方法

2．1 研究地概况

2．2 样地设置

2．3 研究方法

2．3．1 样品野外采集

2．3．2 样品测定方法

2．4 数据计算

2．5 数据分析

3 结果与分析

3．1 控雪处理下环境指标动态

3．1．1 雪深动态

3．1．2 土壤表层温度指标

3．2 控雪处理下凋落叶的分解

3．2．1 凋落叶分解动态

3．2．2 凋落叶分解的影响因素

3．2．3 不同分解阶段质量损失的贡献率

3．3 控雪处理下凋落叶分解基质质量变化

3．3．1 控雪处理下碳含量变化

3．3．2 控雪处理下氮含量变化

3．3．3 控雪处理下磷含量变化

3．3．4 控雪处理下木质素含量变化

3．3．5 控雪处理下纤维素含量变化

3．3．6 控雪处理下化学计量比动态

3．4 控雪处理下养分元素释放

3．4．1 控雪处理下碳元素的释放

3．4．2 控雪处理下氮元素的释放

3．4．3 控雪处理下磷元素的释放

3．5 控雪处理对木质素和纤维素降解的影响

3．5．1 控雪处理下木质素的降解

3．5．2 控雪处理下纤维素的降解

4 讨论

4．1 控雪对凋落叶质量损失的影响

4．2 控雪对凋落叶基质质量变化的影响

4．3 控雪对凋落叶碳、氮、磷释放的影响

4．4 控雪对凋落叶木质素及纤维素降解的影响

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢

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