巨桉与台湾桤木凋落物混合分解特征

论文摘要

凋落物分解是森林生态系统物质循环最为关键的过程。人工林生态系统树种单一、结构简单,凋落物分解相对较慢。如何改善人工林生态系统物质循环过程是维持人工林结构和功能稳定的关键科学问题。混合凋落物分解被认为可以通过改变凋落物质量,提高分解者多样性,改善凋落物分解过程。然而,前期的研究结果表明混合凋落物并不一定改善物质循环过程,相关过程并不清晰,亟待进一步研究。因此,以当前发展最快、规模最大的巨桉（Eucalyptus grandis）人工林为研究对象,采用凋落物分解袋的研究方法,研究巨桉与潜在伴生树种一台湾桤木（Alnus formosana）不同混合比例（10：0、7：3、5：5、3：7、0：10）的凋落物失重率动态、碳与养分释放特征,了解巨桉与台湾桤木混合凋落物分解过程,以期为巨桉与台湾桤木混交林生态系统的构建、以及巨桉人工林生态系统结构和功能的稳定提供一定的科学依据。研究结果表明：（1）在整个混合凋落物分解期间,凋落物失重率表现为：巨桉3：7台湾桤木>巨桉5：5台湾桤木>纯台湾桤木>巨桉7：3台湾桤木>纯巨桉凋落物。在巨桉与台湾桤木凋落物混合分解120天后,纯巨桉凋落物的失重率为30.00%,纯台湾桤木凋落物的失重率为39.47%,巨桉3：7台湾桤木、巨桉5：5台湾桤木、巨桉7：3台湾桤木混合凋落物的失重率分别为48.94%、39.69%和37.34%。同时,巨桉3：7台湾桤木、巨桉5：5台湾桤木、巨桉7：3台湾桤木混合凋落物的失重率的理论值分别为36.63%、34.73%和32.84%。巨桉和台湾桤木凋落物混合分解失重率的实测值显著大于理论值。这表明,不同比例巨桉和台湾桤木凋落物混合分解的速度快于纯巨桉凋落物,且随着桤木凋落物比例的增加对巨桉凋落物分解的促进作用就越强烈。（2）与失重率相似,整个混合凋落物分解期间凋落物分解过程中C、N和P释放率表现为：巨桉3：7台湾桤木>巨桉5：5台湾桤木>纯台湾桤木>巨桉7：3台湾桤木>纯巨桉凋落物。在巨桉与台湾桤木凋落物混合分解120天后,纯巨桉凋落物C、N和P释放率分别为33.21%、45.75%和37.10%,台湾桤木凋落物C、N和P释放率分别为42.03%、58.07%和44.99%,巨桉3：7台湾桤木混合凋落物C、N和P释放率分别为54.49%、71.06%和58.86%,巨桉5：5台湾桤木凋落物C、N和P释放率分别为46.05%、64.09%和50.06%,巨桉7：3台湾桤木凋落物C、N和P释放率分别为43.49%、57.88%和45.40%。同时,巨桉3：7台湾桤木混合凋落物C、N和P释放率的理论值分别为39.38%、54.56%和42.52%,巨桉5：5台湾桤木凋落物C、N和P释放率的理论值分别为37.62%、52.28%和40.91%,巨桉7：3台湾桤木凋落物C、N和P释放率的理论值分别为35.85%、49.96%和39.34%。巨桉和台湾桤木凋落物混合分解过程中生物元素释放率的实测值显著大于理论值,这说明混合分解促进了巨桉凋落物养分的释放,巨桉3：7台湾桤木的促进作用最强烈,巨桉7：3台湾桤木在三种混合凋落物中的加速作用最弱。（3）在整个混合凋落物分解期间,5种比例凋落物分解过程中碳氮比介于50.05-83.26之间,碳磷比介于282.03-697.91。巨桉、台湾桤木、巨桉3：7台湾桤木、巨桉5：5台湾桤木、巨桉7：3台湾桤木凋落物的初始碳氮比分别为59.80、50.05、52.94、54.89、56.84。相应地,碳磷比初始值分别为663.58、282.03、344.85、431.35、482.96。凋落物分解的第120天,巨桉、桤木、巨桉3：7台湾桤木、巨桉5：5台湾桤木、巨桉7：3台湾桤木凋落物的碳氮比分别为73.63、69.20、83.26、82.46和76.27。相应地,碳磷比分别为697.91、297.72、386.29、441.09、502.20。综上所述,巨桉与台湾桤木混合凋落物分解过程中失重率,以及C、N和P释放率明显大于纯巨桉凋落物,但其促进作用随着混合比例的变化而变化。相对于其他混合比例,巨桉3：7台湾桤木混合凋落物分解表现出较高的失重率和元素释放率。另外,纯台湾桤木凋落物分解中失重率和元素释放率仅显著高于巨桉7：3台湾桤木混合凋落物和纯巨桉凋落物。这些结果说明巨桉和凋落物混合可改善彼此凋落物分解过程。从物质循环的角度来说,巨桉和台湾桤木混交林可能成为比较合理的人工林配置模式。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 前言
• 第1章 文献综述
• 1.1 森林凋落物分解研究进展
• 1.1.1 森林凋落物分解过程
• 1.1.2 气候对森林凋落物分解的影响
• 1.1.3 凋落物质量对分解的影响
• 1.1.4 土壤和凋落物生物类群对森林凋落物分解的影响
• 1.1.5 森林凋落物的养分释放动态
• 1.2 人工混交林凋落物分解相关研究
• 1.3 存在的问题
• 1.4 研究目的及意义
• 第2章 研究材料与方法
• 2.1 研究区域概况
• 2.1.1 地理位置
• 2.1.2 气候特点
• 2.2 研究方法
• 2.2.1 实验设计与样品采集
• 2.2.2 实验方法
• 2.2.3 计算与统计分析
• 2.2.4 计算与统计分析
• 第3章 结果与分析
• 3.1 凋落物质量损失率
• 3.1.1 混合分解对纯巨桉凋落物失重率的影响
• 3.1.2 不同比例凋落物混合分解失重率动态
• 3.2 凋落物碳、氮和磷释放规律
• 3.2.1 凋落物碳、氮和磷残留量
• 3.2.2 混合分解对纯巨桉凋落物生物元素释放率的影响
• 3.3 不同比例凋落物质量的变化
• 3.3.1 碳氮比
• 3.3.2 碳磷比
• 第4章 讨论与结论
• 4.1 混合分解对凋落物失重率的影响
• 4.2 混合分解对养分以及C释放过程的影响
• 参考文献
• 致谢