云冷杉林不同年龄等级丘-坑微立地特征及其土壤理化性质分析

摘要

谷地云冷杉林(Picea koraiensis-Abies nephrolepis forest)是小兴安岭地区谷地的顶极群落，在我国东北温带针叶林植被类型中占有重要地位。森林内由于风倒导致树木连根拔起形成具有丘和坑复合体微立地的林隙，增加了林地的复杂性，改善了林隙内的光照、温度、水分等环境条件，促进了林隙内及其周围树木和草本植物的再生能力，对云冷杉林的更新产生一定的影响。因此掘根倒木形成的丘-坑微立地在维持森林物种多样性和森林景观格局等方面发挥着重要的作用。
　　本研究以小兴安岭谷地云冷杉林由连根拔起形成的丘-坑微立地为研究对象，2015年9月调查了由掘根倒木形成的丘-坑微立地特征，在丘顶、坑底、倒木附近及郁闭林分（对照）采集0-15 cm和15-30 cm土层的土样，采用生长释放和倒木腐烂等级相结合的方法，对丘-坑微立地的形成年龄进行了判断，比较了同一年龄等级不同微立地位置（丘顶、坑底、倒木附近和郁闭林分）和同一微立地位置不同年龄等级丘-坑微立地土壤理化性质及化学计量的差异。研究结果表明：
　　（1）云冷杉林内丘-坑微立地所在林隙与对照的云杉（Picea koraiensis）和臭冷杉（Abies nephrolepis）胸径变幅最大的是林隙内的臭冷杉，林隙内云杉和臭冷杉的胸径相对较大，对照的相对较小。云杉和臭冷杉在2000年-2010年间均出现了不同强度的释放，云杉和臭冷杉林隙边缘木（gap-edge tree）的释放事件均比对照的多。对同一年龄等级丘-坑微立地的林隙边缘木而言，云杉和臭冷杉年轮宽度序列的变化具有较强的一致性，而对于不同年龄等级丘-坑微立地的林隙边缘木而言，云杉和臭冷杉间又表现出相对的差异性。年龄等级为I级的丘-坑微立地形成时间大约在2012-2013年，年龄等级为II级的在2010年形成的有2个，在2006-2008年形成的各1个，年龄等级为III级的在2005年形成的有2个，2004年形成的有1个，2003年形成的有2个。
　　（2）掘根倒木的树种按株树数量的大小依次为云杉、臭冷杉、红松（Pinus koraiensis）和白桦（Betula platyphylla），3个年龄等级丘-坑微立地掘根倒木的平均胸径大小依次是III级（40.8 cm）＞II级（33.4 cm）＞I级（30.0 cm）。丘和坑的平均体积最大的分别是I级（0.609m3）和III级（0.690 m3），最小的分别是II级（0.481 m3）和III级（0.363 m3），丘长、丘宽、坑长、坑宽的最大值均出现在年龄等级为III级的丘-坑微立地上。年龄等级为I级的丘坑复合体的倒木胸径与丘长和坑长显著正相关，坑体积与丘长呈极显著正相关；年龄等级为II级和III级的丘坑复合体坑的平均体积均与丘长、坑宽呈显著正相关，丘长和坑宽呈显著正相关。树木的胸径越大，其形成的丘和坑的特征值就越大，说明倒木的胸径与其形成丘和坑的大小相关。
　　（3）土壤容重均随土层深度的增加显著增大，土壤毛管孔隙度、总孔隙度、饱和持水量、毛管持水量均随着土层深度的增加显著减小。土壤容重最大值出现在微立地的坑底和年龄等级为I级的丘-坑微立地上，同年龄等级微立地上坑底的容重均显著高于其他微立地位置和对照，不同年龄等级微立地间坑底的容重无显著差异。毛管孔隙度、总孔隙度、饱和持水量和毛管持水量的最小值均出现在坑底和年龄等级为III级的丘-坑微立地上（毛管孔隙度的最大值出现在年龄等级为I级的丘-坑微立地上除外）。在丘-坑微立地年龄等级、微立地位置和土层深度的三因素中，总体来说，微立地位置和土层深度对土壤物理性质的影响显著（P＜0.05），对其部分指标的影响极显著（P＜0.01）。
　　（4）丘坑微立地上的土壤pH值随土层深度的增加显著增大，土壤全C、全N、全P、有效P和速效K随土层深度的增加显著减小。对照土壤的全C、全N均最大，坑底的均最小。丘顶的全P、速效K含量高于其它微立地位置，丘-坑微立地各位置的土壤有效P含量均高于对照。pH值、全C、全P和速效K最大值均出现年龄等级为III级的丘-坑微立地上，全N和有效P最大值则出现在年龄等级为III级的丘-坑微立地中。在丘-坑微立地年龄等级、微立地位置和土层深度的三因素中，总体来说，微立地年龄等级和土层深度对土壤化学性质的影响显著（P＜0.05），对部分指标的影响极显著（P＜0.01），微立地位置对土壤化学性质的影响不显著（P＞0.05），故不同年龄等级、不同微立地位置、不同土层的土壤化学性质均表现出各自的差异性。
　　（5）云冷杉林丘-坑微立地土壤全C、全N、全P、C/N、C/P、N/P的变异系数变化范围为0.2~0.5，均属于中等变异。不同年龄等级丘-坑微立地土壤C/N、C/P、N/P均随土层的加深而有所下降，不同年龄等级、不同微立地位置上的C/N与对照相比无显著差异。在微立地0-15 cm土层，相同年龄等级丘顶的C/P、相同位置而年龄等级为II级和III级微立地的C/P显著小于对照。不同微立地位置间的N/P差异性较不规律，在同一微立地位置不同年龄等级微立地上的N/P大小均为I级＞II级＞III级。土壤全C与全N、全P含量呈极显著正相关，土壤全N与全P含量呈极显著正相关，土壤全N与C/P、全P与C/N呈显著正相关，土壤全C与N/P呈负相关。

目录

1绪论

1.1 研究背景

1.2国内外研究现状

1.3 本研究的目的和意义

2 研究区概况及研究方法

2.1研究地区自然概况

2.2 研究方法

2.3 生长释放事件的判定

2.4 丘-坑微立地年龄等级的确定

2.5丘和坑的测量和土样采集以及理化性质的测定

2.6 统计分析

3丘-坑微立地年龄等级的确定

3.1云杉和臭冷杉生长释放判断

3.2本章小结

4不同年龄等级丘-坑微立地特征及其土壤理化性质分析

4.1掘根倒木及其不同年龄等级丘-坑微立地特征

4.2丘-坑微立地土壤物理性质

4.3丘-坑微立地土壤化学性质

4.4丘-坑微立地土壤化学计量分析

4.5年龄等级、微立地位置和土层深度对丘-坑微立地土理化壤性质的影响

4.6本章小结

结论与讨论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢

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