中亚热带不同恢复演替阶段林地土壤磷库组成及其有效性

摘要

磷(Phosphorus，P)作为植物生长发育必需的营养元素之一，以多种形式参与植物的生理活动，同时也是生态系统常见的限制因子。土壤P的有效性影响着森林土壤微生物的活动，进而会改变生态系统的植被演替恢复和群落物种组成结构。目前有关于土壤P含量及其有效性的研究主要集中在农田土壤，而关于植被演替恢复对林地土壤P有效性的影响以及土壤中不同形态P之间的相互转化等研究仍少见报道。因此，本论文以中亚热带4种不同恢复阶段植物群落:檵木-南烛-满山红灌草丛(LVR)、檵木-杉木-白栎灌木林(LCQ)、马尾松石栎-檵木针阔混交林(PLL)和石栎-红淡比-青冈常绿阔叶林(LAG)为对象，采用经Tiessen和Moir改进后的Hedley的P分级法研究土壤P库的组成、有效性以及其影响因子，揭示植被恢复演替对土壤P有效性的影响机制。主要结论如下: (1)同一土层，随着植被恢复，TP、AP含量增高;同一林地土壤TP、AP含量随着土壤深度增加而降低;不同恢复演替阶段林地土壤TP含量的季节变化基本一致，总体上表现为:夏季＞春季＞冬季＞秋季;而AP含量的季节变化不一致;土壤磷活化系数(PAC)为0.71％～1.14％，供磷能力低，处于严重缺磷水平。 (2)同一土层总无机P(TPi)、总有机P(TPo)含量随着植被恢复而增加，且不同林地之间差异显著。随着植被恢复，NaOH-Pi、NaHCO3-Pi、NaOH-Po和NaHCO3-Po为快速积累型，HCl-Pi为积累型，而Resin-Pi变化不明显。同一林地同一土层NaOH-Po占TPo的百分比均高于NaHCO3-Po。同一土层Residual-P含量随着植被恢复先减少后增加，不同林地之间差异显著，总体上属于消耗型。LCQ、PLL和LAG林地土壤P各组分含量占TP含量的百分比差异明显，依次为:Residual-P＞NaOH-P＞NaHCO3-P＞ HCl-P＞ Resin-P;而LVR林地则为:Residual-P＞NaOH-P＞NaHCO3-P＞ Resin-P＞HCl-P;其中NaOH-P，NaHCO3-P和HCl-P占TP的百分比随着植被恢复而增高，而Residual-P、Resin-P逐渐下降。不同林地土壤P库主要是由稳定态Residual-P和中等活性NaOH-P构成。 (3)植被恢复对土壤TP、AP及P各组分（除了Resin-Pi外）含量均表现出极显著的影响;季节变化对土壤TP、AP及P各组分（除了Residual-P外）含量均表现出极显著的影响;恢复演替阶段与季节交互作用对TP、NaOH-Pi、TPi、NaOH-Po、TPo和Residual-P含量表现出影响不显著，对AP、Resin-Pi、NaHCO3-Pi、HCl-Pi、NaHCO3-Po含量表现出极显著影响。 (4)土壤有效P与P各组分（除Residual-P外）呈极显著正相关，表明P各组分（除Residual-P外）含量对林地土壤有效P含量影响显著，其中TPi、TPo、NaOH-P和NaOH-Po对土壤P的有效性影响最大。 (5)土壤P及其各组分含量明显受到土壤理化性质的影响，其中TP、AP及P各组分与土壤SOC、TN、AN、AK、土壤C/P比、土壤N/P比和＜0.002mm黏粒百分含量有显著耦合关系，且0.05-2 mm砂粒百分含量对土壤P各组分有显著影响。物种多样性指数通过改变土壤P的存在形态间接影响土壤P的有效性，林分生物量对土壤P的有效性的影响显著，凋落物现存量对土壤P库的组成有很大影响，而凋落物C对土壤P库基本没有影响，凋落物N、P、C/N、C/P、N/P均对土壤P的有效性无明显影响，但是可以改变土壤P库的组成。SOC、TN、土壤N/P比、凋落物层C/P比、凋落物层C/N比、AK、0.05-2 mm砂粒百分含量、0.002-0.05 mm粉粒百分含量是影响不同林地土壤P有效性的主要因子。中亚热带土壤TP的变化是多种因子综合影响的结果，而土壤AP的变化主要受到土壤SOC、凋落物层C含量的调控。

目录

声明

摘要

1 前言

1．1 选题背景

1．2 土壤磷库组成

1．2．1 无机磷形态

1．2．2 有机磷形态

1．2．3 土壤磷库组分的研究方法

1．3 不同植被恢复林地土壤磷库组成及其有效性研究现状

1．4 影响土壤磷库组成及其有效性的主要因素

1．4．1 土壤因子

1．4．2 生物因子

1．4．3 人为活动

1．5 研究目的与意义

2 研究地概况

3 研究方法

3．1 样地设置

3．2 样地群落调查

3．3 土壤样品采集、预处理和分析方法

3．4 样地生物量的测定

3．5 样地凋落物现存量的测定、采集及其分析方法

3．6 数据处理、统计分析

4 结果与分析

4．1 不同植被恢复阶段林地土壤P的组成特征

4．1．1 土壤全磷、有效磷的含量

4．1．2 土壤的供磷能力

4．1．3 土壤无机磷各组分含量及其构成比例

4．1．4 土壤有机磷各组分含量及其构成比例

4．1．5 土壤残留磷含量

4．1．6 土壤磷库各分级组分的构成比例

4．1．7 土壤总无机磷(TPi)，总有机磷(TPo)和残留磷构成比例

4．1．8 小结

4．2 不同植被恢复阶段林地土壤P各组分含量的季节动态

4．2．1 土壤全磷、有效磷含量的季节变化

4．2．2 土壤无机磷各组分含量的季节变化

4．2．3 土壤有机磷各组分含量的季节变化

4．2．4 土壤Residual-P的季节变化

4．2．6 小结

4．3 林地土壤P有效性及各组分含量的影响因素分析

4．3．1 林地土壤磷有效性分析

4．3．2 林地土壤磷各组分与土壤理化性质之间的相关性

4．3．3 林地土壤磷库各组分与植被因子之间的相关性

4．3．4 林地土壤磷各组分之间的影响因子的主成分分析

4．3．4 林地土壤磷各组分之间的影响因子的逐步回归分析

4．3．5 小结

5 讨论

5．1 不同植被演替恢复阶段土壤P库的供磷能力

5．2 不同植被演替恢复阶段土壤P组分含量及其构成比例

5．2．1 土壤TPi及Pi各组分含量及其构成比例

5．2．2 土壤TPo及Po各组分含量及其构成比例

5．2．3 土壤Residual-P含量及其构成比例

5．3 不同植被恢复阶段土壤P组分的季节动态特征

5．3．1 土壤TP季节变化

5．3．2 土壤AP季节变化

5．3．3 土壤TPi及Pi各组分季节变化

5．3．4 土壤TPo及Po各组分季节变化

5．3．5 土壤Residual-P季节变化

6 结论

7 创新点

8 研究展望

参考文献

附录

致谢