高山森林林窗对凋落物分解过程中水溶性和有机溶性组分的影响

摘要

凋落物是森林生态系统中物质循环和能量流动的主要途径，凋落物水溶性和有机溶性组分是凋落物分解过程的重要组成部分之一，且可能受到林窗驱动的冬季冻融循环格局和生长季节水热环境差异的影响，但缺乏必要关注。本文采用凋落物分解袋法，以川西高山森林典型乔木(四川红杉 Larix mastersiana、岷江冷杉Abiesfaxoniana、红桦Betula albo-sinensis和方枝柏Sabina saltuaria)和灌木(高山杜鹃Rhododendron lapponicum和康定柳Salix paraplesia)凋落物为研究对象，研究了林窗中心到郁闭林下不同生境（林窗中心、林冠林缘、扩展林缘和郁闭林下）中凋落物两年分解不同关键时期（雪被形成期、雪被覆盖期、雪被融化期和生长季节）水溶性和有机溶性组分，以便于清晰地认识高山森林林窗在森林生态系统物质循环和能量流动中的作用。
　　经过两年的分解，高山森林林窗影响下6种凋落物水溶性组分含量表现为降低趋势，水溶性组分作为易分解组分快速流失，但不同物种凋落物水溶性组分含量变化量不同，凋落物质量显著影响水溶性组分含量变化，高山杜鹃和红桦分别是减少量最大(28.81％)和最小(25.06％)的物种。林冠林缘和郁闭林下显著地促进了6种凋落物水溶性组分含量降低，但在不同季节表现出不同分解特征，即在分解第一年雪被覆盖期增加，而在雪被形成期、融化期和生长季节含量降低;在分解第二年表现为冬季含量增加，而生长季节降低的变化趋势。
　　不同物种之间凋落物可溶性物质化学特征不同，但是在林窗影响下不同季节表现出不同的动态变化。6种凋落物水溶性碳和水溶性有机碳含量都在冬季增加，而在生长季节降低，但水溶性无机碳却表现为不断降低的变化趋势。同时，水溶碳和水溶性有机碳含量在相同林窗生境下的减少量较大，但水溶性无机碳却不同，扩展林缘和郁闭林下有利于水溶性碳和水溶性有机碳降解，林冠林缘和郁闭林下更有利于水溶性无机碳降解，高山柳水溶性碳含量在扩展林缘损失量最大为96.21％，而红桦在林窗中心损失量最小为65.59％。水溶性氮含量在第一年冬季降低而生长季节显著增加，但在分解第二年表现为雪被形成期含量显著增加，而雪被融化期、雪被覆盖期和生长季节降低的变化趋势，但在雪被形成期的扩展林缘和郁闭林下水溶性氮含量显著增加，其中，高山杜鹃在扩展林缘减少量最大(86.83％)，方枝柏和红桦在林冠林缘含量略微增加分别为6.84％和36.17％。水溶性磷含量在高山森林林窗影响下不断降低，四川红杉在郁闭林下减少量最大为96.23％，方枝柏在林冠林缘减少量最小为30.69％。
　　经过了两年分解，6种凋落物有机溶性组分含量呈降低趋势。物种差异代表的凋落物质量对凋落物有机溶性组分含量变化具有显著影响，不同凋落物有机溶性组分含量减少量不同，红桦在郁闭林下减少量最小为38.95％，高山杜鹃在林窗中心减少量最大为65.66％。林窗作用下形成的不同生境显著作用于凋落物有机溶性组分含量，负积温和冻融循环次数与凋落物有机溶性组分显著负相关，红桦、高山杜鹃和四川红杉在林窗中心减少量最大，高山柳、方枝柏和岷江冷杉分别在郁闭林下、林冠林缘和扩展林缘减少量最大。6种凋落物总酚含量呈不断降低趋势。相对于林窗中心和郁闭林下，6种凋落物总酚含量在林冠林缘和扩展林缘减少量较大，其中，高山柳在林冠林缘减少量最大(89.08％)，红桦在林窗中心减少量最小为61.42％。
　　综上所述，高山森林凋落物分解过程中，林窗作用下冬季不同厚度雪被斑块和生长季节不同的水热环境差异以及凋落物质量显著影响着整个凋落物水溶性和有机溶性组分分解过程。这表明在全球气候变暖情景下，冬季林内雪被覆盖时间和厚度降低且生长季节延长将减少凋落物水溶性和有机溶性组分含量，且变化程度受凋落物质量控制。这为进一步认识气候变化情景下高寒森林生态系统中物质循环和能量流动提供一定了的科学依据。

目录

论文说明

声明

摘要

引言

1 研究背景

1．1 凋落物分解过程中水溶性组分动态及其影响因素

1．2 凋落物分解中有机溶性组分动态及其影响因素

1．3 研究目的与意义

1．4 研究内容

2 材料与方法

2．1 研究区域概况

2．2 研究方法

2．2．1 样品收集

2．2．2 样品埋设

2．2．3 样品采集

2．2．4 室内试验

2．3 数据处理

2．4 统计分析

3 结果与分析

3．1 林窗影响下6种凋落物水溶性组分变化特征

3．1．1 林窗影晌下凋落物水溶性组分含量的变化特征

3．1．2 林窗影响下凋落物水溶性碳的变化特征

3．1．3 林窗影响下凋落物水溶性氮的变化特征

3．1．4 林窗影响下凋落物水溶性磷的变化特征

3．1．5 水溶性碳氮磷化学计量比

3．2 林窗影响下6种凋落物有机溶性组分变化特征

3．2．1 林窗影响下凋落物有机溶性组分含量的变化特征

3．2．2 林窗影响下凋落物总酚的变化特征

3．3 林窗影响下6种凋落物有机溶性／水溶性组分

4 讨论

4．1 高山森林林窗对凋落物分解过程中水溶性组分的影响

4．1．1 高山森林林窗对凋落物分解过程中水溶性组分含量的影响

4．1．2 高山森林林窗对凋落物分解过程中水溶性碳的影响

4．1．3 高山森林林窗对凋落物分解过程中水溶性氮和磷的影响

4．2 高山森林林窗对凋落物分解过程中有机溶性组分的影响

4．2．1 高山森林林窗对凋落物分解过程中有机溶性组分含量的影响

4．2．2 高山森林林窗对凋落物分解过程中总酚的影响

4．3 高山森林林窗对凋落物分解过程中化学质量的影响

5 结论

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的学术论文