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文檔簡介
1、以福州市國家森林公園內(nèi)木荷馬尾松林為研究對象,圍繞群落特征與凋落物動態(tài)兩條主線,探討中亞熱帶不同恢復(fù)類型木荷馬尾松林的群落動態(tài)變化與凋落物的養(yǎng)分循環(huán)機制,為人工生態(tài)林的恢復(fù)與重建,森林資源科學管理與可持續(xù)經(jīng)營提供理論支撐。 以空間代替時間方法進行典型樣地調(diào)查,根據(jù)喬木種的重要值,將木荷馬尾松林劃分為4個恢復(fù)類型并分析了不同恢復(fù)類型的群落結(jié)構(gòu)特征;應(yīng)用多種數(shù)學模型進行物種多度、生物多樣性、生態(tài)位、空間分布格局及生物量的分析,研究結(jié)
2、果表明,群落垂直結(jié)構(gòu)簡單、物種多度和多樣性低、人工干擾對各種群的生態(tài)位和空間分布格局的影響仍較強,群落目前正處于中亞熱帶植被演替系列的中期,生態(tài)位重疊較大,存在著激烈的種內(nèi)種間競爭,群落結(jié)構(gòu)較脆弱。經(jīng)過了幾十年的封禁保育和自然恢復(fù),群落的結(jié)構(gòu)和環(huán)境已有了一定的改善,逐漸從以木荷馬尾松為主的針闊混交林向地帶性常綠闊葉林演替,并為其它中亞熱帶地帶性植物類群的生長創(chuàng)造了條件。由于木荷具有很好的速生特性,木荷已成為群落中的絕對優(yōu)勢種,其生產(chǎn)力已
3、較為可觀,并具有較大的潛力。 群落凋落物平均現(xiàn)存量為9.209t/hm2,其中各組分的比例順序為葉>枝>雜物>花果。群落凋落物的年均凋落量為7.080t/hm2,各組分的月凋落比例為落葉>落枝>花及雜物>落果>落皮,符合中亞熱帶東部常綠闊葉林的凋落規(guī)律。林地內(nèi)凋落物現(xiàn)存量/年凋量的比值大于1,凋落量較大而分解量較少,表現(xiàn)為林地上凋落物存留量較大。氣候的變化和群落組成樹種的生物生態(tài)學特性是決定中亞熱帶木荷馬尾松林凋落節(jié)律的主要原因
4、,其季節(jié)動態(tài)為不規(guī)則的雙峰型,葉月凋落量的變化趨勢基本上決定了總凋落物量的季節(jié)變化模式,其凋落量在一定程度上主導(dǎo)著群落的凋落總量,同時,樹枝的凋落季節(jié)變化對總量有較大影響,果、花及雜物的季節(jié)凋落動態(tài)分別在不同時期對總凋落量的節(jié)律也有明顯影響。 群落通過枯枝落葉形式向林地的養(yǎng)分年歸還總量為4252.1kg/bm2。以有機C的歸還量最大,在養(yǎng)分年歸還總量中所占比例高達94.89%;其次為N,占年歸還量的3.05%;6種大量元素的年歸
5、還量的順序為C>N>Ca>K>Mg>P,4種微量元素的年歸還量均不大,大小順序為Fe>Mn>Zn>Cu。木荷葉主導(dǎo)了中亞熱帶木荷馬尾松林凋落物的年凋落量及養(yǎng)分歸還量。凋落物養(yǎng)分總歸還量中10種營養(yǎng)元素的含量在不同月份變化很大,養(yǎng)分總量的年動態(tài)變化主要受凋落物中有機C量的年變化趨勢支配,同時受N、K、Ca等的影響較大,在凋落物的4種組分中,落葉內(nèi)除Cu的利用效率在四者中最高外,N、K、Mg、Mn的利用效率都最低,對群落養(yǎng)分年歸還的貢獻最大
6、;落枝則對C、Ca、Cu、Zn的年歸還貢獻最大,養(yǎng)分利用效率都最低;落果對P的年歸還貢獻最大,而花及雜物對Fe的年歸還貢獻最大,對維持林地土壤肥力具有重大作用。 木荷與馬尾松枯枝落葉的分解速率由大到小依次為:木荷葉>馬尾松葉>木荷枝>馬尾松枝,而且在分解過程中都表現(xiàn)出快一慢一快的節(jié)奏,快慢的轉(zhuǎn)化與當時環(huán)境的水熱條件的配合密切相關(guān),木荷和馬尾松葉凋落后分解高峰都出現(xiàn)在高溫高濕的季節(jié),而兩種枝條分解高峰的出現(xiàn)稍滯后于落葉,凋落物自身
7、質(zhì)量和外形特征是造成它們間分解速率差異的主要原因。用分解指數(shù)k來估算群落中4種主要凋落物分解95%所需的時間,分別為3.6832a、4.7531a、4.6002a和5.3128a,與國內(nèi)同類研究的結(jié)果有一些差異。因為本研究所用落枝均為新凋落的樹枝,它們在凋落前已開始分解,所以表現(xiàn)為木荷落枝的分解速率與馬尾松葉相差不大,使落枝分解速率的測定結(jié)果可能偏大。 分解場海拔位置不同,凋落物的年殘留量間都存在一定差異,但都未達到顯著水平。在
8、年分解過程中,海拔75m處木荷葉的分解指數(shù)k大于433m處,置于433m處馬尾松枝的分解指數(shù)k值(1.0212)比同一分解場中木荷葉的(0.8442)大,用k值預(yù)測其馬尾松枝分解95%需要的時間為2.934a,比分解速率最快的75m處木荷葉的(2.466a)略高,造成馬尾松枝快速分解的主要原因是白蟻對馬尾松枝大量取食。 分解場所處坡向不同,兩種落枝及馬尾松葉的年殘留量都較高,相同林齡分解場中兩樣地間木荷枝和馬尾松葉年殘留量都相差
9、不大,而置于1號樣地與2號樣地的馬尾松枝年殘留量間的差別較大(達11.180g),但未達到顯著水平。木荷葉的分解速度比其它3種凋落物的快得多,但不同坡向?qū)λ鼈冊斐刹町愐捕疾伙@著。比較而言,同處于35a木荷馬尾松林下時,東南坡向稍利于木荷和馬尾松枯枝落葉的分解;而在50a木荷馬尾松林下,則以東坡的小環(huán)境稍利于木荷葉與馬尾松枝的分解,而南坡對木荷枝和馬尾松葉分解也較有利。 分解場處于不同坡位時,不同分解環(huán)境下4種凋落物年殘留量差別較
10、大,但除置于下坡的馬尾松葉年殘留量與溝谷間的差別達到顯著水平外,其它樣地間各樣品殘留量的差異都不顯著,組內(nèi)的波動掩蓋了它們組間的差異。比較而言,處于下坡的木荷林下分解環(huán)境對木荷葉和馬尾松枝、葉的分解較適宜,而上坡木荷林下的分解環(huán)境較利于木荷枝的分解。 同樣的凋落物置于不同海拔位置、不同坡向、不同坡位中相似林分下分解時,它們的有機C含量隨分解時間都逐漸減少,但不同種類凋落物的年降幅有差異,以馬尾松枝年減少量最少,木荷枝和葉的較多。
11、分解場海拔位置、坡向、坡位的不同,在年分解前期(0~121d),對有的機C分解釋放速率快慢產(chǎn)生較明顯差異,在隨后的時期中則快慢交替,不同分解場地間凋落物分解速率差別較小。 分解場海拔位置、坡向、不同,對4種凋落物N的分解速率影響差異較明顯,不同凋落物N殘留率在不同分解時段變動較大,分解釋放與富集交替,N殘留率波動幅度較大。在一年的分解時間里,除馬尾松葉的P含量總體上有一定量的分解釋放外,木荷葉、枝和馬尾松枝中P含量都出現(xiàn)了不同程
12、度的富集,分解小環(huán)境不同,4種凋落物受其影響較大,P的釋放與富集交替,波動較大。兩種落葉中K的年殘留率曲線隨時間都呈單調(diào)遞減變化,因海拔位置、坡向、坡位而造成分解環(huán)境的不同,對它們分解速率的影響較小,樣地間差異較不明顯。兩種落枝在年分解過程中均出現(xiàn)了不同程度的富集,分解環(huán)境不同差異較明顯,海拔位置、坡向、坡位不同對落枝K分解速率的影響大于落葉。 因海拔位置或坡位的不同而造成分解環(huán)境條件的差異對4種凋落物中Ca的釋放速率影響較大,
13、凋落物中Ca含量的年變化趨勢總體上都是隨時間釋放減少的,但殘留率波動較大,分解環(huán)境條件的差異對4種凋落物(特別是木荷葉和馬尾松枝)Ca釋放速率的階段性影響較明顯;4種凋落物Ca含量都出現(xiàn)了快速大量的釋放,隨時間基本上逐漸減少,且樣地間差異較小,因坡向不同造成分解小環(huán)境不同,對凋落物Ca的釋放速率的影響較小,樣地間無明顯差異。 隨著分解程度的加深,木荷葉和枝中的Mg含量都出現(xiàn)了較大幅度富集,而馬尾松葉和枝中Mg含量在前期(0~62
14、d)快速釋放后,雖然也出現(xiàn)了不同程度的富集和波動,但總體上殘留率年變化都表現(xiàn)為降低。因分解環(huán)境的海拔位置、坡向或坡位的不同而對不同凋落物分解速率的影響差異較大,樣地間差異較明顯,但總體上對馬尾松葉、枝的影響都不如對木荷葉和枝大。 凋落物中Fe、Mn、Cu、Zn4種微量元素分解速率在不同分解時段對海拔位置、坡向或坡位不同造成分解環(huán)境條件差異的影響較敏感,樣地間的差異和波動均較大,變化較復(fù)雜。落葉(尤其是木荷葉)中Fe、Mn、Cu、
15、Zn都出現(xiàn)了不同程度的富集,兩種落枝(尤其是馬尾松枝)中4種微量元素的富集量要小的多。 從重量殘留率的實際觀察值與預(yù)測值的比較結(jié)果來看,木荷與馬尾松落葉混合分解時,分解速率在一定程度上能得以促進。對于馬尾松葉凋落物,與木荷葉混合分解都能明顯提高其分解速率,在5種配比中,木荷葉所占比重越大促進作用越明顯。其中以混合比為3∶1時促進作用表現(xiàn)的最明顯,能明顯促進彼此的分解,以自然比例混合分解時殘留率觀察值的變動最大。分解時間和混合比例
16、不同,凋落物干重殘留率間差異極顯著。純馬尾松葉凋落物的分解殘留率與其它6種處理之間有極顯著的差異,混合比為1∶1、自然比例及純木荷落葉凋落物殘留率與混合比為3∶1的混合物間的差異都達到了極顯著水平。對于木荷葉凋落物,當它與馬尾松落葉以3∶1的比例混合分解時,能顯著提高它們的分解速率,半衰期能縮短0.0687a,當混合比為2∶1及自然比時,對其分解速率影響不大,而當混合比為1∶1或1∶2時,會明顯抑制其分解,使半衰期延長。 混合比
17、例不同,對凋落物有機C釋放速率的影響較不明顯,但能明顯提高凋落物的N含量,在實驗結(jié)束時以混合比為3∶1的N殘留量最高,這有益于加速凋落物的分解。當以2∶1、3∶1或自然配比混合分解時,能明顯提高木荷與馬尾松葉凋落物的P含量。因混合比例不同會對凋落物K殘留率造成一定差異,但差異不明顯??赡苁鞘苣竞扇~凋落物中Ca含量較高的影響,在分解過程中,5種混合物Ca的殘留量都明顯高于純馬尾松落葉的,且以混合比為3∶1及自然比的差異最明顯。木荷葉在分解
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