不同生产力水平毛竹林碳氮磷生态化学计量特征研究

发布时间：2017-05-17 11:12

  本文关键词：不同生产力水平毛竹林碳氮磷生态化学计量特征研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：生态化学计量学，以研究多重化学元素平衡关系为目标，通过研究主要化学元素（C、N、P等）的计量关系来揭示有机体的特性及行为与生态系统间的相互关系，可以把个体、群落、景观等不同层次联系起来，揭示植物生长特征及其限制性因子相互关系。这种方法可能为毛竹林生产力与主要化学元素定量关系的研究开辟新途径。为此，本文以我国主要毛竹分布区（福建、江西、浙江、湖南等）毛竹林植被-土壤-凋落物系统为研究对象，试图通过对不同年龄（1~6年）、不同生产力水平（I：30000±1000kg·hm-2·a-1、II：34000±1000kg·hm-2·a-1、III：37000±1000kg·hm-2·a-1、IV：42000±1000kg·hm-2·a-1、V：47000±1000kg·hm-2·a-1）和不同分布区域毛竹林的C、N、P含量及其化学计量特征的系统研究，阐明毛竹个体、毛竹林分和区域尺度上毛竹林植被的生态化学计量特征，揭示生态化学计量学对毛竹林生产力的影响，为毛竹林科学经营提供理论依据。研究的主要结果是： 1、在个体尺度上，毛竹同一器官C、N、P含量和C:N、C:P、N:P比值，随着毛竹年龄的增大而呈现显著差异。不同年龄的毛竹生产力不同，养分分配数量和比例也不同，符合“生长速率”假说。N和P含量随着年龄的增加呈先降低后升高的趋势。不同年龄毛竹C:N和C:P均以3年生毛竹林最高；N:P比值3年生毛竹林最低，5年生毛竹林中最高，反映了3年生毛竹代谢旺盛，扩鞭能力强，鞭芽活力高，具有较大的潜在生产力，N元素的供给可能对3年生毛竹林有较大影响；5年生毛竹N:P最高，反映了五年生毛竹单位P元素对N的固持效率最高，此时采伐P元素的利用效率已达到最大。 2、在林分水平上，不同生产力水平下的毛竹林植被及土壤C、N、P含量有显著差异，但是植被层和土壤层C:N、C:P、N:P的差异程度不一致，植被层的差异未达到显著水平，土壤层的差异达到显著水平，毛竹林植被和土壤未表现出显著的相关性。 （1）不同生产力水平毛竹林植被层C、N、P贮量存在显著差异，但是C:N、C:P、N:P的差异未达到显著水平；不同生产力水平下毛竹叶片N:P为12.60-13.69，变异系数为12.31%，反映了毛竹林主要养分元素的计量比随着生产力水平的不同在一个小的范围内波动，具有内在的稳定性，符合“内稳性”假说，同时N:P＜14也反映了研究区毛竹林生长主要受到N元素的限制。 （2）不同生产力水平毛竹林土壤有机碳、N、P、H-N、A-P分布格局发生明显变化，其计量比值的差异也达到了显著水平。其中，N:P为4.50-13.89，随着生产力的降低呈升高的趋势。土壤N:P比值变化同生产力变化过程有较好的同步性，其对毛竹林生产力的变化与叶片相比具有更强的敏感性，，有可能成为未来竹林退化诊断的生态指示指标。毛竹林土壤主要养分计量值与植被养分计量值的相关性未达到显著水平，但是竹叶养分计量比与林地主要养分的计量比有较大的相关系数，反映了林地养分含量及化学计量比值的变化，在一定程度上影响了植株的养分含量及其计量比。 3、在区域尺度上，毛竹林主要养分计量特征存在明显分异。 （1）沿纬度方向的变化规律：毛竹叶片N、P含量以及N:P比值随纬度升高而升高，C:N和C:P随纬度升高而降低；凋落物中N含量以及C:P和N:P随纬度升高而增大，P含量和C：N随纬度升高而降低；土壤层C、N含量以及C:P、N:P随纬度升高而增大，P含量、C:N随着纬度升高而降低。 （2）沿经度方向的变化规律：毛竹林叶片N、P含量随经度升高而降低，C:N、C:P以及N:P比值随经度升高而增大；凋落物中N、P含量随经度升高而增大，C:N、C:P和N:P比值均随经度升高而减小；土壤层C、N、P含量以及C:P、N:P比值随经度升高而减小，C:N比值随经度升高而增加。 （3）区域毛竹林生态化学计量特征：叶片C:N比为25.32，C:P比为143.36，N:P为5.66；凋落物C:N比为30.89，C:P比为593.16，N:P为19.20；土壤中C:N比为12.71，C:P比为54.24，N:P为4.27。当N:P14时，受N元素限制，14N:P16时，同时收N和P元素限制；N:P16时，受P元素限制。本研究所得数据表明，我国毛竹林生长主要受N元素的限制，P元素限制较少。 综上所述，毛竹主要生态化学计量值在个体水平上符合“生长速率假说”，在林分水平上符合“内稳性假说”，在区域水平上表现出明显的分异性。叶片N:P说明本研究区毛竹林生长主要受到N元素的限制，受P元素的限制较小，且土壤N:P比值对毛竹林生产力变化有较强的指示性。在现有经营水平上，林地基本能够满足毛竹林对P元素的需求，应加强N元素的输入与管理，但在具体缺P林地或区域亦可适当增加P元素的输入，以缓解本区域N元素限制，提高毛竹林生产力。
【关键词】：毛竹林 碳、氮、磷 生态化学计量特征 生产力水平
【学位授予单位】：中国林业科学研究院
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：S795
【目录】：

• 摘要5-8
• Abstract8-20
• 第一章 绪论20-40
• 1.1 引言20-21
• 1.1.1 研究背景20-21
• 1.1.2 研究目的和意义21
• 1.2 国内外研究现状及评述21-37
• 1.2.1 生态化学计量学定义21-22
• 1.2.2 生态化学计量学的基础理论22-25
• 1.2.2.1 生态化学计量学的基本理论结构22-23
• 1.2.2.2 内稳态理论23-24
• 1.2.2.3 生长速率理论24-25
• 1.2.3 生态化学计量学的应用25-36
• 1.2.3.1 区域尺度生态化学计量学格局25-26
• 1.2.3.2 生态系统生态化学计量特征26-28
• 1.2.3.3 不同演替阶段生态化学计量的比较28-29
• 1.2.3.4 生态系统组分间生态化学计量的关联29-30
• 1.2.3.5 植物组织生态化学计量的变动30-32
• 1.2.3.6 人类活动对生态化学计量的干扰32-35
• 1.2.3.7 竹类生态化学计量学的有关研究35-36
• 1.2.4 研究评述36-37
• 1.3 研究目标与主要研究内容37-39
• 1.3.1 关键科学问题与研究目标37
• 1.3.2 主要研究内容37-38
• 1.3.3 创新点38-39
• 1.4 研究技术路线39-40
• 第二章 不同年龄毛竹碳氮磷生态化学计量特征40-55
• 2.1 实验地概况40
• 2.2 研究方法40-41
• 2.2.1 样地的选择及调查40-41
• 2.2.2 样品采集41
• 2.2.3 样品分析41
• 2.3 数据处理与分析41
• 2.4 结果与分析41-49
• 2.4.1 不同年龄毛竹植株 C、N、P 含量41-42
• 2.4.2 不同年龄毛竹 C、N、P 化学计量特征42-43
• 2.4.3 毛竹各器官 C、N、P 含量及其随年龄的变化特征43-46
• 2.4.4 毛竹各器官 C、N、P 化学计量特征46-49
• 2.4.4.1 总体变化特征46-47
• 2.4.4.2 随毛竹年龄的变化特征47-49
• 2.5 小结与讨论49-55
• 2.5.1 小结49
• 2.5.2 讨论49-55
• 2.5.2.1 不同年龄毛竹 C、N、P 元素含量及其化学计量比49-52
• 2.5.2.2 毛竹不同器官 C、N、P 元素含量及化学计量比随年龄变化特征52-55
• 第三章 不同生产力水平毛竹林碳氮磷生态化学计量特征55-90
• 3.1 实验地概况55
• 3.2 研究方法55-58
• 3.2.1 样地选择55-56
• 3.2.2 样地调查及样品采集56
• 3.2.3 生物量调查和生产力测定以及凋落物的分解实验56-57
• 3.2.4 植物与土壤样品测定57-58
• 3.3 数据处理与分析58
• 3.4 结果与分析58-83
• 3.4.1 不同生产力水平毛竹林 C、N、P 元素含量58-62
• 3.4.1.1 毛竹林不同器官 C 元素含量58-59
• 3.4.1.2 毛竹林不同器官 N 含量59-61
• 3.4.1.3 毛竹林不同器官 P 含量61-62
• 3.4.2 不同生产力水平毛竹林生态化学计量特征62-66
• 3.4.2.1 C:N 化学计量特征63-64
• 3.4.2.2 C:P 化学计量特征64-65
• 3.4.2.3 N:P 化学计量特征65-66
• 3.4.3 不同生产力水平毛竹林土壤 C、N、P 含量变化66-68
• 3.4.3.1 毛竹林 0-60cm 土壤 C、N、P 含量变化67
• 3.4.3.2 毛竹林土壤不同土层间 C、N、P 含量的变化67-68
• 3.4.4 不同生产力水平毛竹林土壤主要养分元素耦合关系68-72
• 3.4.4.1 毛竹林 0-60cm 土壤中主要养分元素的化学计量比68-69
• 3.4.4.2 毛竹林土壤主要养分元素化学计量比随土层深度的变化69-72
• 3.4.5 毛竹林与土壤主要养分元素的相关性72-75
• 3.4.5.1 毛竹林不同器官与土壤主要养分元素含量间的相关性72-73
• 3.4.5.2 毛竹林不同器官 C、N、P 化学计量值与土壤养分含量间的相关性73-74
• 3.4.5.3 毛竹不同器官与土壤主要养分化学计量比间的相关性74-75
• 3.4.6 不同生产力水平毛竹林主要养分元素贮存及归还75-78
• 3.4.6.1 主要养分元素贮存量75-76
• 3.4.6.2 主要养分元素年吸收量76-77
• 3.4.6.3 主要养分元素归还量77-78
• 3.4.6.4 主要养分元素存留量78
• 3.4.7 不同生产力水平毛竹林主要养分元素循环特征78-81
• 3.4.7.1 主要养分元素利用系数78-79
• 3.4.7.2 主要养分元素循环系数79-80
• 3.4.7.3 养分元素周转时间80-81
• 3.4.8 不同生产力毛竹林养分循环特征与化学计量比的关系81-83
• 3.5 小结与讨论83-90
• 3.5.1 小结83-84
• 3.5.2 讨论84-90
• 3.5.1.1 不同生产力水平下毛竹林 C、N、P 含量及其化学计量比的变化84-85
• 3.5.1.2 不同生产力水平毛竹林下土壤 C、N、P 含量及其化学计量比的变化85-86
• 3.5.1.3 毛竹与土壤 C、N、P 含量及其化学计量比间的相关性86-87
• 3.5.1.4 不同生产力水平毛竹林养分循环特征87-88
• 3.5.1.5 不同生产力水平毛竹林养分循环特征与化学计量比的关系88-90
• 第四章 不同分布区域毛竹林生态化学计量特征90-121
• 4.1 数据处理102
• 4.2 结果与分析102-111
• 4.2.1 毛竹林生态化学计量特征102-103
• 4.2.1.1 毛竹林叶片生态化学计量学特征102
• 4.2.1.2 毛竹林土壤生态化学计量学特征102-103
• 4.2.1.3 毛竹林凋落物生态化学计量学特征103
• 4.2.2 毛竹林生态化学计量特征沿纬度的变化103-107
• 4.2.2.1 毛竹林叶片生态化学计量特征沿纬度的变化103-104
• 4.2.2.2 毛竹林土壤生态化学计量特征沿纬度的变化104-105
• 4.2.2.3 毛竹林凋落物生态化学计量特征沿纬度的变化105-107
• 4.2.3 毛竹林生态化学计量特征沿经度的变化107-111
• 4.2.3.1 毛竹林叶片生态化学计量特征沿经度的变化107-108
• 4.2.3.2 毛竹林土壤生态化学计量特征沿经度的变化108-110
• 4.2.3.3 毛竹林凋落物生态化学计量特征沿经度的变化110-111
• 4.2.4 不同区域毛竹林养分限制元素111
• 4.3 小结与讨论111-121
• 4.3.1 小结111-112
• 4.3.2 讨论112-121
• 4.3.2.1 毛竹林生态化学计量特征112-117
• 4.3.2.2 毛竹林生态化学计量特征随纬度的变化117-119
• 4.3.2.3 毛竹林生态化学计量特征随经度的变化119-121
• 第五章 结论与讨论121-126
• 5.1 结论121-123
• 5.2 讨论123-126
• 参考文献126-143
• 在读期间的学术研究143-144
• 致谢144

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 王中富;莫干山毛竹林发生卵圆蝽危害[J];浙江林业科技;1984年04期

2 黄衍串;赵春亮;彭志洪;;江西发展毛竹生产的前景及途径[J];江西林业科技;1984年02期

3 洪顺山;毛竹林施肥的研究[J];林业实用技术;1986年08期

4 吴炳生;徐盛富;;赤水毛竹林丰产结构的研究[J];贵州林业科技;1989年03期

5 陈庆铨;;毛竹林综合开发利用效益评析[J];林业科技开发;1992年03期

6 朱才熙;朱琳玲;;毛竹林的营造技术[J];农家科技;1998年08期

7 吴茂生;要重视解决毛竹山经营中的存在问题[J];江苏绿化;1999年06期

8 何东进,洪伟;毛竹林生态系统经济阈值模型的研究[J];林业科学;2003年02期

9 尤添革,林秀琴;毛竹林的连续型直径分布变化方程[J];生物数学学报;2004年04期

10 张少义;;毛竹小母竹苗的培育技术[J];安徽农学通报;2006年09期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 高志勤;谢锦忠;傅懋毅;格日勒图;;毛竹林地表径流和土壤侵蚀特征分析[A];2010中国科协年会第五分会场全球气候变化与碳汇林业学术研讨会优秀论文集[C];2010年

2 杨清平;;毛竹林理水固土功能评述[A];中国林学会首届竹业学术大会论文集[C];2004年

3 华锡奇;汪奎宏;周文伟;童晓青;叶华琳;;论浙江省毛竹林生态经济型栽培经营[A];中国林学会首届竹业学术大会论文集[C];2004年

4 王小明;曹永慧;周本智;李正才;;雨雪冰冻灾害干扰对不同海拔毛竹林凋落物的影响[A];2010中国科协年会第五分会场全球气候变化与碳汇林业学术研讨会优秀论文集[C];2010年

5 周文伟;华锡奇;童晓青;叶华琳;;毛竹林地土壤水土流失的初步研究[A];中国林学会首届竹业学术大会论文集[C];2004年

6 郭晓敏;牛德奎;郭熙;胡东南;熊国辉;严伍明;;平衡施肥毛竹林土壤养分空间异质性研究(摘要)[A];中国地壤学会第十次全国会员代表大会暨第五届海峡两岸土壤肥料学术交流研讨会文集（面向农业与环境的土壤科学专题篇）[C];2004年

7 肖复明;熊彩云;张小军;漆良华;徐海宁;章挺;;江西安福林区毛竹林群落呼吸量测定研究[A];2010中国科协年会第五分会场全球气候变化与碳汇林业学术研讨会优秀论文集[C];2010年

8 童以平;潘建平;严国琴;宣涛涛;;毛竹林经营类型的细分化刍议[A];中国林学会首届竹业学术大会论文集[C];2004年

9 邱永华;赖根伟;谢永水;程筵寿;;毛竹林生态经营措施探讨[A];浙江省第二届林业科技周科技与林业产业论文集[C];2005年

10 邱永华;赖根伟;谢永水;程筵寿;;毛竹林生态经营措施探讨[A];第二届浙江中西部科技论坛论文集（第一卷）[C];2005年

中国重要报纸全文数据库 前10条

1 通讯员 陈胜伟邋记者 叶辉;毛竹林固持二氧化碳能力良好[N];光明日报;2008年

2 张化;毛竹林成了“金竹林”[N];上饶日报;2007年

3 管光前邋通讯员 陈胜伟;临安启动全球首个毛竹林碳汇项目[N];杭州日报;2008年

4 何继学;毛竹林节水灌溉新技术[N];福建科技报;2006年

5 赖志雄邋李兴平;山间翠竹青竹业产业兴[N];闽西日报;2007年

6 萧江华;竹林防灾减灾技术[N];中国绿色时报;2008年

7 陈扬渲;全球首个毛竹林碳汇项目实施[N];中国绿色时报;2008年

8 凉军;毛竹林的冬季管理[N];中国特产报;2001年

9 本报通讯员 严伍明;奉新竹编老厂在林改中“复活”[N];中国绿色时报;2007年

10 许春雷 孙冬梅;竹业成为长春村村民致富新路[N];黄山日报;2006年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 王宏;毛竹林生态型模式施肥应用研究[D];北京林业大学;2011年

2 余林;皖南毛竹林密度效应研究[D];中国林业科学研究院;2011年

3 吴志民;毛竹林植物多样性与保护策略研究[D];中国林业科学研究院;2012年

4 刘西军;亚热带北缘毛竹林群落生产力、有机碳及养分动态[D];安徽农业大学;2011年

5 徐小军;遥感结合地面观测的毛竹林碳水通量监测研究[D];北京林业大学;2013年

6 封焕英;毛竹林健康评价指标体系构建及实证研究[D];中国林业科学研究院;2014年

7 苏文会;基于生长和养分积累规律的毛竹林施肥理论与实践研究[D];中国林业科学研究院;2012年

8 郭宝华;不同生产力水平毛竹林碳氮磷生态化学计量特征研究[D];中国林业科学研究院;2014年

9 徐涌;毛竹林群落结构与碳积累规律研究[D];浙江大学;2012年

10 刘蔚漪;闽北不同类型毛竹林水文生态功能研究[D];中国林业科学研究院;2011年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 章朝聪;福建省毛竹林生态与经济价值评价[D];南京林业大学;2010年

2 陈荣;毛竹林资源资产评估研究[D];福建农林大学;2012年

3 王海霞;江西毛竹林雨雪冰冻灾后恢复与重建技术研究[D];江西农业大学;2012年

4 余盛宽;龙泉市毛竹林资源可持续经营策略研究[D];浙江农林大学;2012年

5 丁正亮;安徽大别山毛竹林土壤肥力特点及其与生产力的关系研究[D];安徽农业大学;2011年

6 田野;基于施肥处理不同起源毛竹林生物量研究[D];江西农业大学;2011年

7 彭志;毛竹林复合经营植物选择与生态效应研究[D];浙江农林大学;2012年

8 娄明华;天目山近自然毛竹林空间结构动态分析[D];浙江农林大学;2013年

9 叶耿平;集约经营毛竹林土壤温室气体排放特征及其与施肥的关系[D];浙江农林大学;2010年

10 刘强;不同经营取向毛竹林成本收益及其固碳能力研究[D];浙江农林大学;2013年

  本文关键词：不同生产力水平毛竹林碳氮磷生态化学计量特征研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：373256