枫香人工林生态系统生物量和养分的积累与分布

论文摘要

枫香（Liquidambar formosana Hance）是我国上等的用材树种,还是重要的园林绿化树种,同时由于生态效益明显它还是我国生态林的重要组成树种。对枫香林生产力和养分分布的研究,有助于提高其经营水平,对枫香的可持续经营有重要意义。本文采用标准木分析法（乔木）和样方收获法（灌木、草本）,对21年生枫香人工林的生物量、生产力、养分的积累与分布进行了测定与分析,结果表明：枫香人工林单株生物量为70.97 kg,其中树干占60.19%,树皮占9.41%,树枝占8.61%,树根占16.98%,树叶最少,仅占4.81%,树叶偏大的原因是林分密度偏大,营养空间有限。各组分生物量的大小趋势为：树干>树根>树枝>树皮>树叶。根系生物量达到了12.05kg,占全株生物量的17.61%。根系生物量主要分布在根头,所占比率达到94%以上,大根占3.49%,粗根和细根分别占1.24%和0.58%。密度为2175株／hm2的枫香人工林生态系统的总生物量为159.55 t/hm2。其中乔木层生物量为154.37 t/hm2,占据了森林生态系统总生物量的96%以上,表明枫香对林地地力和空间的利用较充分；由于林下活地被物层主要以草本为主,故生物量偏小,仅占0.2%；枯枝落叶层占3.06%。叶面积指数为3.64,非光合作用器官与光合作用器官的比值达到了19.80,说明枫香的树叶少,但生产的干物质多,叶的光合效率高。枫香人工林生态系统乔木层的净第一性生产力为14.41t·hm-2·a-1;树干的第一净生产力最高,分配率达到30.68%,表现出较高的生产力,树叶次之,占51.49%；地上部分的分配率达到91.33%,相当于地下部分的6.2倍,占有绝对优势；各器官生产力大小顺序为：树叶>树干>树根>树枝。林分的土壤有机质含量是a层>b层>c层（a层0～15 cm,b层15-30 cm,c层30-45 cm）。土壤大量元素排列顺序为K> N>Ca>Mg>P。土壤层微量元素的排列顺序为：Fe>Mn>Zn>Pb>Ni>Cu>Cd。枫香人工林生态系统中,各层次的大量元素的含量排列顺序为：活地被物>枯枝落叶>层乔木层>土壤层。其大小分别为：34.177 g·kg-1,26.484 g·kg-1、19.323g·kg-1、5.884g·kg-1。枫香林生态系统中,各层次的微量元素含量的排列顺序为：土壤层>枯枝落叶层>乔木层>活地被物层。其大小分别为1901.705mg·kg-1,1345.203 mg·kg-1,720.327 mg·kg-1; 674.845 mg·kg-1。枫香对土壤中营养元素的富集能力是不一致的,树叶对大量元素的富集能力（除Ca外）最强,树干对大量元素的富集能力最弱,大量元素富集能力的总趋势为Ca> Mg>N>P>K。乔木层各器官对土壤微量元素富集能力的总趋势为Cu> Mn> Pb > Zn>Cd> Ni> Fe。枫香人工林生态系统中养分的空间分布：乔木层>枯枝落叶层>活地被物层。大量元素的总积累量为1878.841kg·hm-2,其中乔木层大量元素的积累量最大,积累量为1 706.045kg·hm。占整个林分大量元素积累量的90.80%,其次是枯枝落叶层,只占8.63%,活地被物层中大量元素的积累量最小,占0.57%。枫香生态系统中,大量元素的积累总量是：Ca>N>K>Mg>P;微量元素的总积累量为：75 735.49g·hm-2,其中乔木层微量元素的积累量最大,占91.35%,其次是枯枝落叶层含量,占8.37%,活地被物层最小,占0.28%,可见乔木层中微量元素的积累量相当高。各种微量元素的积累含量趋势是：Mn>Fe>Zn>Cu>Pb>Ni>Cd。大量元素的利用效率是每生产1t干物质吸收的大量元素量21.308kg；林分各器官大量元素的利用效率大小排列为：树叶>树皮>树枝>树根>树干,其各种大量元素的利用效率大小排列为：Ca>N>K>Mg>P。微量元素的利用效率是每生产1t干物质吸收的微量元素751.474g；林分各器官微量元素的利用效率大小排列为：树叶>树皮>树枝>树根>树干。林分各微量元素的利用效率大小排列为：Mn>Fe>Zn>Cu>Pb>Ni>Cd。乔木层大量元素的年净积累量为69.094kg·hm-2·a-1,林分各器官大量元素的年净积累量大小排列为：树干>树皮>树枝>树根。在大量元素年净积累量中，Ca的年净积累量最大,在大量元素年净积累量中,其各种大量元素年净积累量Ca>N>K>Mg>P。各养分元素的年存留量变化总的规律是林冠枝叶积累速率高,树干次之,地下部分最少,同一组分中Ca、N的积累速率最大,依次为K、Mg、P。微量元素的年净积累量为：2 852.314g·hm-2·a-1,林分各器官微量元素的年净积累量大小排列为：树干>树根>树皮>树枝。其各种微量元素年净积累量Mn>Fe>Zn>Cu>Pb>Ni>Cd。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 文献综述
• 1.1 前言
• 1.2 森林生物量和生产力的研究
• 1.2.1 森林生物产量研究的基本概念
• 1.2.2 国内外研究现状
• 1.2.3 森林生物量研究的主要内容
• 1.2.3.1 不同森林类型的生物量与生产力
• 1.2.3.2 乔木层生物量和生产力的分布
• 1.2.3.3 根系生物量
• 1.2.3.4 林下植被
• 1.2.4 森林生物量与生产力研究方法和模型
• 1.2.4.1 森林生物量和生产力测定的方法
• 1.2.4.2 森林生物量和生产力模型
• 1.3 森林养分研究
• 1.3.1 国内外研究现状
• 1.3.2 森林养分问题
• 1.3.2.1 林木营养元素含量的研究
• 1.3.2.2 森林生态系统养分的输入
• 1.3.2.3 林木对养分的吸收和归还
• 1.3.2.4 森林生态系统的养分损失和养分平衡
• 1.3.2.5 林木养分积累与分布
• 2 研究意义
• 3 研究地自然概况
• 4 研究方法
• 4.1 乔木层生物量测定
• 4.2 林下植被、凋落物生物量测定
• 4.3 叶面积测定
• 4.4 土壤的测定
• 4.5 养分含量测定
• 4.5.1 植物样品养分含量测定
• 4.5.2 土壤样品养分含量侧定
• 4.6 数据处理及分析方法
• 5 枫香人工林生物量
• 5.1 枫香人工林单株生物量
• 5.2 单株枫香根系生物量
• 5.3 枫香人工林林分各层生物量
• 5.3.1 枫香人工林乔木层生物量
• 5.4 枫香叶面积指数与林分生产力的关系
• 5.5 枫香各器官生物量之间的相互关系
• 5.6 枫香人工林林分生产力
• 5.7 小结
• 6 枫香林生态系统养分分析
• 6.1 枫香林中土壤养分的分析
• 6.1.1 土壤有机质的含量
• 6.1.2 土壤层大量元素的含量
• 6.1.3 土壤层微量元素含量的研究
• 6.2 枫香人工林乔木层养分分析
• 6.2.1 乔木层各器官大量元素的含量
• 6.2.2 乔木层各器官微量元素的研究
• 6.3 林下活地被物养分分析
• 6.3.1 林下活地被物大量元素含量
• 6.3.2 林下活地被物微量元素养分含量
• 6.4 林下枯枝落叶养分分析
• 6.4.1 林下枯枝落叶大量元素含量
• 6.4.2 枯枝落叶层微量元素含量
• 6.5 小结
• 7 乔木层各器官对土壤中营养元素的富集能力
• 7.1 乔木层各器官对土壤中大元素的富集能力
• 7.2 乔木层各器官对土壤中微量元素的富集系数
• 7.3 小结
• 8 枫香人工林生态系统养分的积累与分布
• 8.1 乔木层各器官大量元素的积累与分布
• 8.2 乔木层各器官微量元素积累与分布
• 8.3 小结
• 9 活地被物层养分的积累
• 9.1 活地被物大量元素的积累
• 9.2 活地被物微量元素的积累
• 10 枯枝落叶层养分的积累
• 10.1 枯枝落叶层大量元素的积累
• 10.2 枯枝落叶层微量元素的积累
• 11 枫香林生态系统中养分的空间分布
• 11.1 人工林生态系统各层次大量元素的积累与分布
• 11.1 人工林生态系统各层次微量元素的积累与分布
• 11.3 小结
• 12 枫香人工林养分利用效率
• 12.1 乔木层大量元素利用效率
• 12.2 乔木层微量元素利用效率
• 12.3 小结
• 13 枫香人工林乔木层营养元素的年净积累量
• 13.1 21年的乔木层大量元素的年净积累量
• 13.2 21年生的枫香乔木层微量元素的年净积累量
• 14 结论与讨论
• 14.1 结论
• 14.2 讨论
• 14.2.1 创新点
• 14.2.2 存在的问题及难点
• 参考文献
• 附录:攻读学位期间的主要学术成果
• 攻读硕士期间参与的主要项目
• 致谢