不同厚度毛竹林凋落叶分解及其对土壤表层碳库的影响

摘要

凋落物分解是森林生态系统物质循环和能量流动不可或缺的环节，分解影响着土壤碳储量、有机养分矿化、无机养分含量变化以及碳平衡的形成，是维持森林生态系统功能的重要过程之一。森林土壤碳库储存了全球土壤总碳库碳储量的40％，每年通过凋落物分解归还到土壤的有机碳约为50Gt。而全球每年因凋落物分解（包括根系凋落物分解）而释放的CO2量约为68PgCa-1(Pg=1015g)，约占全球年总碳流通量的70％。同时，研究认为凋落物质量的累积促进土壤碳的释放，不利于土壤碳的稳定，据估计凋落物量每增加30％，大气中二氧化碳浓度就上升150ppm，土壤中的碳就释放0.6tC·ha-1·yr-1。
　　 毛竹(Phyllostachyspubescens)是中国竹林中分布范围最广、面积最大、经济价值最高的竹种，具有适生性广和生长更新快等优点。本文采用凋落物网袋法，对不同厚度毛竹林凋落叶分解动态进行了研究，主要包括凋落叶的基质质量、分解速率、微生物数量类群组成、养分归还等方面。拟揭示不同厚度毛竹林凋落叶分解动态及其对表层(0-10cm)土壤碳库的影响，为毛竹林碳循环研究提供重要的参考，进而为科学经营毛竹林提供理论支撑。
　　 本研究于2012年3月至2013年3月期间采用凋落物网袋法对不同厚度毛竹林凋落叶分解动态及分解对表层(0-10cm)土壤碳库的影响进行了研究。结果表明:
　　 (1)不同厚度毛竹林凋落叶经过365d的分解，干重剩余率结果如下，从大到小依次为:T30(49.64％)＞T60(46.71％)＞T90(43.61％)，厚度最大的凋落叶T90分解的最快，三种凋落叶处理间分解速率差异不显著，分解模式类似。结果显示凋落叶厚度的累积促进了凋落叶的分解。不同处理毛竹林凋落叶分解常数分别为:0.13(T30)，0.15(T60)和0.17(T90)。
　　 (2)毛竹林凋落叶分解速率与N、P均有相关性，N含量与凋落叶分解速率呈正相关。P含量与干重剩余率呈负二项式回归关系，其中在起始阶段，P含量与分解速率呈负相关，上升到一定阶段后，与凋落叶分解速率呈正相关。C/N比，C/P比，N/P比与分解速率间呈现出不同的相关关系。分解速率与毛竹林凋落叶的C/N比呈负相关，与C/P比变化呈负的二项式回归关系，在分解起始阶段，C/P比与凋落叶分解速率呈正相关，到一定阶段后，与凋落叶的分解呈负相关。N/P比与C/P变化趋势类似，呈负的二项式回归关系。
　　 (3)分解过程中各种养分元素归还模式各有其特点，到365d时，K、Mg、Fe、Cu、Zn表现为养分的固持，Ca表现为释放。此外，K、Ca、Mg、Fe、Cu含量在分解过程中的变化趋势三种处理间基本一致，而Zn元素T30和T60、T90的变化存在显著差异(P＜0.05)。
　　 (4)细菌是毛竹林凋落叶分解过程中的主导者，细菌数量的变化与分解后干重剩余率呈现显著或者极显著的相关性。此外，分解过程中各个类群微生物的数量具有明显的季节性差异。其中细菌，真菌和微生物总数的峰值均出现在分解的100d（7月），放线菌的峰值出现在分解的235d（11月）。300d（1月）时细菌、真菌、放线菌以及微生物总数到达整个分解过程的谷值状态。
　　 (5)厚度较大的毛竹林凋落叶分解速率较快。而凋落物厚度累积导致的较快分解在一定时期内（约为本研究的0-235d）不利于其表层土壤总有机碳的累积，而随着分解的进行不同厚度凋落叶分解对表土层总有机碳含量的影响逐渐减小。
　　 (6)毛竹林凋落叶分解过程中表层土壤活性有机碳与土壤总有机碳以及土壤C/N比呈现显著或者极显著的关系;其中，轻组有机质含量与C/N比的相关性达到了极显著的水平。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．1．1 研究背景

1．1．2 国内外研究进展

1．2 研究目标和主要研究内容

1．2．1 研究目标

1．2．2 主要研究内容

1．3 研究技术路线

第二章 研究区域概况与研究方法

2．1 研究区域概况

2．2 研究方法

2．2．1 样地选择及调查

2．2．2 试验设计

2．2．3 样品的采集与测定

2．2．4 数据处理

第三章 不同厚度凋落叶分解及其养分变化动态

3．1 结果与分析

3．1．1 凋落叶分解动态

3．1．2 基质质量对凋落叶分解的影响

3．2 讨论

3．2．1 不同厚度凋落叶对分解干重剩余率的影响

3．2．2 基质质量对毛竹林凋落叶分解的影响

3．2．3 养分元素对毛竹林凋落叶分解的影响

3．3 小结

第四章 不同厚度凋落叶分解过程中微生物动态

4．1 结果与分析

4．1．1 毛竹林凋落叶分解过程中微生物构成动态

4．1．2 不同厚度凋落叶对分解微生物构成动态的影响

4．1．3 微生物类群在凋落叶分解中的作用

4．2 讨论

4．3 小结

第五章 毛竹林凋落叶分解过程中土壤碳循环

5．1 结果与分析

5．1．1 不同厚度凋落叶下表层土壤养分动态

5．1．2 不同厚度凋落叶分解过程中碳动态

5．2 讨论

5．2．1 不同厚度凋落叶分解过程中碳储量动态

5．2．2 土壤养分与活性有机碳的相关关系

5．3 小结

第六章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

在读期间的学术研究

致谢