论文摘要
氮是植物生长所必需的主要营养元素，它是植物的蛋白质、核酸、叶绿素等物质的组成成分。氮循环的研究，对森林生态系统具有重要意义。本研究对嘉陵江上游低山暴雨区湿地松林、刺槐林、湿地松与刺槐混交林三种不同植被类型进行系统研究，探讨了不同植被类型凋落物的年凋落量及其养分归还量、凋落物的分解速率、凋落物现存量及养分含量、降水中氮的输入和输出、土壤养分的季节动态变化，旨在为提高林地生产力及可持续发展提供理论依据。研究结果表明：(1)湿地松林、刺槐林、湿地松与刺槐混交林的年凋落物量分别为4942.60kg／hm~2、3609.60kg／hm~2、4689.20kg／hm~2，其大小顺序为湿地松林＞混交林＞刺槐林。三种植被类型凋落物各组分量，湿地松林和混交林以叶的凋落量最大，其次是杂物；刺槐林以杂物最大，落叶占其次。湿地松凋落物总量、叶和杂物在全年出现三个凋落高峰，刺槐林和混交林凋落物总量和杂物全年也是出现三个高峰，叶两个高峰期；枝和果的凋落主要集中在夏季。(2)湿地松林、刺槐林、湿地松与刺槐混交林凋落物N的年归还量分别为：31.06kg／hm~2，38.96kg／hm~2，40.05kg／hm~2，大小顺序为：混交林＞刺槐林＞湿地松林。凋落物各组分N的归还量大小，湿地松林为叶＞杂物＞枝＞果；刺槐林和混交林为杂物＞叶＞果＞枝。(3)湿地松林、刺槐林、湿地松与刺槐混交林凋落物现存量的年平均值分别为：5902.98kg／hm~2、5186.75kg／hm~2、6361.87kg／hm~2，其大小顺序为混交林＞湿地松林＞刺槐林。三种植被类型未分解层N的年平均含量的大小顺序为刺槐林＞混交林＞湿地松林，半分解层N的年平均含量大小顺序为混交林＞刺槐林＞湿地松林。(4)湿地松林、刺槐林、湿地松与刺槐混交林N元素的年淋溶归还量分别为：13.09kg／hm~2，13.10kg／hm~2，14.14kg／hm~2，淋溶归还量的大小与林分的郁闭度和冠层厚度大小有关；三种植被类型林冠雨的归还量分别为：12.649kg／hm~2、12.550kg／hm~2、13.291kg／hm~2，树干径流的归还量分别为：1.18kg／hm~2，1.35kg／hm~2，1.84kg／hm~2，表明在降水归还途径中，主要是林冠雨的归还。湿地松林、刺槐林、湿地松与刺槐混交林地表径流的氮输出量分别为：0.55kg／hm~2、0.55kg／hm~2、1.27kg／hm~2，混交林的氮输出量比较大可能与林下凋落物的现存量较少有关。(5)三种植被类型各组分N含量的变化范围在0.758～14.989g／kg，各组分的N含量大小顺序，湿地松林为叶＞根＞皮＞枝＞干；刺槐林为叶＞果＞根＞皮＞枝＞干；混交林的湿地松为叶＞根＞枝＞皮＞干；混交林的刺槐：果＞叶＞皮＞根＞枝＞干；湿地松纯林与混交林的湿地松相比，混交林的枝、叶、根均大于纯林，干和皮的N含量是纯林大于混交林；混交林中刺槐枝、干、皮、果的N含量均比刺槐纯林高，而叶、根的N含量是纯林高于混交林。湿地松林、刺槐林、湿地松与刺槐混交林N的总积累量分别为136.432kg／hm~2、210.403kg／hm~2、169.661kg／hm~2，以刺槐纯林N积累量最大，其次是混交林。(6)三种植被类型凋落物的分解在第一季度分解比较缓慢，第二、三季度失重率明显，第四季度时分解减慢。凋落物在分解过程中三种植被类型各组分N浓度的变化趋势表现为：枝：淋溶—富集—释放；叶的变化趋势有所不同，湿地松林表现为净富集，混交林中的湿地松和刺槐及纯林中的刺槐表现为淋溶—富集—释放；果的浓度变化也表现为淋溶—富集—释放。(7)三种植被类型土壤中氮素的含量除土壤铵态氮外，其余的均是刺槐林＞混交林＞湿地松林，铵态氮含量的大小顺序为：刺槐林＞湿地松林＞混交林。各氮素在一年中的变化趋势不相同，有机质和全氮的变化趋势相同，先升高后降低，然后再升高，最后又降低；铵态氮的变化趋势表现为降——升——降；硝态氮的变化趋势为：从2005．12—2006．6月基本保稳定，尔后开始下降，9月降到最低值；水解氮的变化趋势表现为先升后降。(8)生态系统养分循环的特点可以通过吸收系数、利用系数及循环系数来表征，湿地松林、刺槐林、湿地松与刺槐混交林N元素的年吸收量分别为37.561kg／hm~2、48.976kg／hm~2、48.127kg／hm~2，刺槐纯林的年吸收量最大，湿地纯林的吸收量最小；三种植被类型年存留量的大小顺序为：刺槐林＞混交林＞湿地松林；归还量的大小顺序为：混交林＞刺槐林＞湿地松林。三种植被类型N元素的吸收系数、利用系数、循环系数的大小顺序均是混交林＞湿地松林＞刺槐林，说明混交林对N元素的贮存能力和循环速率最大。(9)三种植被类型的N输入量均大于输出量，系统处于良好的养分积累状态，土壤中养分的输入量也大于输出量，说明植被不需要外源补给，也能保持持续稳定的发展。三种植被系统N的净积累量的大小顺序为：湿地松林、刺槐林＞混交林，土壤中N净积累量的大小顺序为：湿地松林＞混交林＞刺槐林。