四川盆地亚热带常绿阔叶林土壤动物对凋落物分解的影响

摘要

凋落物分解是森林生态系统物质循环的重要环节，由于植物生长的不同物候时期对养分的需求量存在差异，凋落物的分解释放养分的速率对植物生长产生一定的影响。土壤动物作为凋落物分解过程中重要的生物因子，其在植物生长的不同物候时期对凋落物分解具有显著影响。然而，在植物生长的不同物候时期，土壤动物的群落结构以及其对凋落物质量的影响还不清楚。尤其是近几十年来自然森林植被受到严重破坏，人类活动日渐频繁，次生林和人工林广泛种植。这些严重受到人为干扰的系统生态过程更为脆弱，凋落物分解对于植物生长更为重要，且强烈的人类活动干扰必然显著改变土壤动物活动及其对凋落物分解的作用过程，进而影响凋落物分解过程和植物生长过程的关系。目前，已有的相关研究更加关注人工林和次生林土壤动物多样性和凋落物的整体分解情况，并没有注意到凋落物分解进程与植物物候过程的关系，更没有研究植物生长不同关键时期（秋末落叶期、萌动期、展叶期、叶片成熟期、盛叶期、叶衰期）土壤动物对凋落物质量的贡献。因此，以典型人工林树种马尾松(Pinus massoniana)和柳杉(Cryptomeria fortunei)，次生林树种香樟(Cinnamomum camphora)和麻栎(Quercusacutissima)凋落物为研究对象，根据植物物候动态，研究植物生长不同关键时期土壤动物的贡献特征，以期通过深入认识四川盆地常绿阔叶林凋落物分解过程，为合理调控凋落物分解等物质循环过程，更好地作用于植物生长及区域亚热带常绿阔叶林可持续管理提供一定的理论依据。
　　研究期间，共捕获土壤动物10386只，隶属22目73科，其中，马尾松(2863只)＞柳杉(2713只)＞香樟(2704只)＞麻栎(2106只)。土壤动物的功能类群在植物生长的不同物候时期存在明显差异。第一年的植物生长过程中，除柳杉土壤动物的个体密度高峰在展叶期出现外，其他三种凋落物的土壤动物个体密度高峰均出现在叶片成熟期和叶衰期。在第二年的凋落物分解过程中，马尾松和柳杉凋落物袋中的土壤动物个体密度高峰出现在秋末落叶期，而香樟和麻栎则出现在盛叶期。在两年的凋落物分解过程中，4种凋落物中土壤动物的个体密度和类群密度均有较为一致的变化趋势。
　　两年的凋落物分解过程中，移除土壤动物前后4种凋落物的干重残留量存在显著差异（p＜0.05），且凋落物质量显著（p＜0.05）影响凋落物的分解速率。在第一年的凋落物分解过程中，相同环境条件下，阔叶树种分解速度快于针叶树种，而在第二年的凋落物分解过程中，针叶树种分解速度加快。土壤动物对凋落物失重的贡献在第一年随着分解的进行而增大，而凋落物分解的第二年，土壤动物的贡献明显减小。
　　土壤动物对C释放的贡献针叶树种大于阔叶树种，对养分释放的影响在分解的第一年大于第二年。在4种凋落物分解过程中，N和P都表现出了富集现象，但由于凋落物基质的差异，和土壤动物作用程度的不同，N和P富集的起始时间也存在差异，但总体规律基本表现为释放-富集-释放-富集-释放。在凋落物分解的第一年，凋落物木质素浓度持续上升，而至分解的第二年，木质素浓素的变化幅度较小。在两年的凋落物分解过程中纤维素浓度持续下降。土壤动物对木质素和纤维素分解的贡献均表现为第一年小于第二年，两年的凋落物分解过程中，土壤动物对木质素的贡献在4种凋落物中均表现为正效应，且土壤动物对难分解组分木质素的作用在柳杉中表现最明显。土壤动物对纤维素浓度的影响在各时期表现较为一致，纤维素持续释放，且分解前期快于后期。在两年的凋落物分解过程中，4种凋落物的C/N、C/P均随着凋落物的分解呈现下降的趋势，N/P和木质素/N在分解前后变化较小。土壤动物对木质素/N的作用虽然在凋落物分解的各时期没有较为一致的变化规律，但土壤动物对4种凋落物的木质素/N均表现出显著影响。4种凋落物木质素/纤维素在两年的凋落物分解过程中均表现为升高，土壤动物对木质素/纤维素的影响在第一年小于第二年。
　　综上所述，亚热带常绿阔叶林土壤动物对凋落物分解产生显著影响，但土壤动物的影响在分解第一年要大于分解第二年。由于植物生长的不同时期，凋落物的基质差异和土壤动物群落结构的差异，土壤动物对不同时期凋落物的影响表现出一定的差异性，但在土壤动物较为活跃的展叶期、叶片成熟期和盛叶期，土壤动物对凋落物分解的影响更加显著。这些结果，在揭示土壤动物影响凋落物分解的同时，为更加清晰地认识植物生长不同物候时期，土壤动物改变凋落物分解速率，进而影响植物生长过程提供了一定的基础数据。

目录

论文说明

声明

摘要

引言

第一章 文献综述

1．1 土壤动物在凋落物分解中的作用

1．2 凋落物分解中的主要土壤动物类群及其途径

1．3 人工林中土壤动物对凋落物分解的影响

1．4 研究目的和意义

第二章 材料与方法

2．1 研究区概况

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

第三章 结果与分析

3．1 温度动态

3．2 土壤动物群落结构

3．2．1 土壤动物群落组成

3．2．2 土壤动物密度动态变化

3．3 土壤动物对凋落物重量损失的贡献

3．3．1 凋落物干重变化

3．3．2 凋落物质量损失率

3．3．3 土壤动物对每阶段凋落物失重的贡献率

3．4 土壤动物对凋落物C动态的贡献

3．4．1 凋落物分解过程中C含量变化

3．4．2 凋落物分解过程中C释放率变化

3．4．3 土壤动物对凋落物分解过程中C的贡献率

3．5 土壤动物对凋落物N动态的贡献

3．5．1 凋落物分解过程中N含量变化

3．5．2 凋落物分解过程中N释放率变化

3．5．3 土壤动物对凋落物分解过程中N的贡献率

3．6 土壤动物对凋落物P动态的贡献

3．6．1 凋落物分解过程中P含量变化

3．6．2 凋落物分解过程中P释放率变化

3．6．3 土壤动物对凋落物分解过程中P的贡献率

3．7 土壤动物对凋落物木质素动态的贡献

3．7．1 凋落物分解过程中木质素含量变化

3．7．2 凋落物分解过程中木质素释放率变化

3．7．3 土壤动物对凋落物分解过程中木质素的贡献率

3．8 土壤动物对凋落物纤维素动态的贡献

3．8．1 凋落物分解过程中纤维素含量变化

3．8．2 凋落物分解过程中纤维素释放率变化

3．8．3 土壤动物对凋落物分解过程中纤维素的贡献率

3．9 土壤动物对凋落物质量变化的影响

3．9．1 土壤动物对C／N的影响

3．9．2 土壤动物对C／P的影响

3．9．3 土壤动物对N／P的影响

3．9．4 土壤动物对木质素／N的影响

3．9．5 土壤动物对木质素／纤维素的影响

第四章 讨论与结论

4．1 亚热带常绿阔叶林土壤动物群落结构特征

4．2 亚热带常绿阔叶林土壤动物对凋落物重量损失的影响

4．3 亚热带常绿阔叶林土壤动物对凋落物质量损失的影响

第五章 研究结论与展望

参考文献

附录

研究生期间科研成果

致谢