林分结构对杉木人工林土壤磷功能组分与营养器官氮磷化学计量比的影响

发布时间：2017-08-15 10:19

  本文关键词：林分结构对杉木人工林土壤磷功能组分与营养器官氮磷化学计量比的影响

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【摘要】：杉木(Cunninghamia lanceolata)是我国南方重要的造林树种,目前高密度单一栽培易导致土壤肥力衰退,林地生产力下降。氮(N)和磷(P)是植被生产力的限制因子,且南方红壤区铁、铝含量高,易造成P的固定与失活,加重了该区P对杉木生产力的限制。目前林分结构(如不同密度,杉阔混交等)对杉木人工林土壤P转化及其器官N、P含量的影响特征还不明确,严重制约了杉木人工林的可持续经营及其生态功能的发挥。本研究以纬度相似的福建三明和湖南会同为研究地点,选择生长在不同密度人工纯林(低、中、高)和杉阔混交林中的杉木为研究对象,采集根际和非根际土,通过Hedley磷素分级法,揭示杉木在不同林分结构下,土壤P功能组分的转化过程及其根际效应差异,采用Strahler枝叶分级法剖析杉木枝叶养分动态、养分回收效率和主要营养器官生态化学计量比对不同林分结构的响应,以期为杉木林结构优化和永续经营提供科学依据。主要结论如下:(1)林分结构显著影响杉木根际土壤全P含量,整体趋势表现为混交林与低密度中密度高密度(P0.05)。此外,不同林分密度显著影响根际速效P、缓效P、蓄闭P,其中表现为高密度低密度中密度;且与纯林相比,混交林杉木根际速效P和蓄闭P显著增加,福建和湖南地区分别高了98%、52%和44%、53%。(2)纯林和混交林中杉木土壤全P、有效P、速效P和缓效P的根际效应均表现为正效应。在纯林中,杉木土壤速效P的根际效应表现为中密度高密度;与纯林相比,杉阔混交林中土壤速效P的根际效应显著增强。但其它P功能的根际效应在不同林分结构中差异不显著。(3)在不同密度纯林中,杉木二年生枝叶N、P含量和N/P比表现为中密度低密度和高密度,混交林中杉木二年生枝叶N、P含量显著低于纯林;一年生枝叶N、P含量和N/P在各密度之间差异不显著。总体来看,杉木叶N含量在13.72~17.91 g/kg,杉木叶P含量在1.21~1.90 g/kg,杉木叶N/P比在7.73~11.22之间。(4)不同林分结构显著影响杉木叶N回收效率,杉木叶P回收效率没有受到林分结构的影响。杉木在低密度和高密度纯林中具有较高的N回收效率,具体分别为51%和52%,且混交林中杉木叶N的回收效率比纯林高36%。综上所述,高密度林分下,杉木土壤P的根际效应增强,通过增加土壤有效P含量以满足杉木对P需求,而在混交林中,杉木土壤不仅表现出更强的根际效应,提高对土壤P的转化和利用,同时会增加枝和叶N养分回收,促进自身养分的补偿,从而提高杉木对N、P养分的吸收利用效率。
【关键词】：林分结构 Hedley P分级法 根际效应 养分回收
【学位授予单位】：江西农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S714
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-9
• 1 绪论9-19
• 1.1 引言9-10
• 1.2 土壤磷循环研究进展10-12
• 1.2.1 土壤磷转化及有效性10
• 1.2.2 土壤磷有效性的影响因素10-11
• 1.2.3 土壤磷功能组分的研究方法11-12
• 1.3 树木根际效应的研究进展12
• 1.3.1 根际效应的定义及其计算12
• 1.3.2 根际效应的影响因素12
• 1.4 杉木人工林养分循环特征12-15
• 1.4.1 土壤养分供应12-13
• 1.4.2 植物体养分动态13-14
• 1.4.3 养分回收效率14-15
• 1.4.4 生态化学计量学的应用15
• 1.5 林分结构对人工林养分循环的研究进展15-17
• 1.5.1 林分密度的影响研究16
• 1.5.2 杉阔混交的影响研究16-17
• 1.6 研究目的与意义17
• 1.6.1 研究目的17
• 1.6.2 研究意义17
• 1.7 研究内容与创新点17-19
• 2 材料与方法19-25
• 2.1 研究区概况19
• 2.2 样地的设置19
• 2.3 研究方法19-22
• 2.3.1 乔木的调查19
• 2.3.2 土壤样品取样19-20
• 2.3.3 植物样品取样20-21
• 2.3.4 土壤基本性质的测定21
• 2.3.5 土壤磷功能组分的测定21-22
• 2.3.6 植物养分的测定22
• 2.4 根际效应的计算22-23
• 2.5 枝叶养分回收率的计算23
• 2.6 数据处理与统计方法23-24
• 2.7 技术路线24-25
• 3 林分密度对土壤磷功能组分和营养器官生态化学计量比的影响25-40
• 3.1 材料与方法25-26
• 3.1.1 研究材料25
• 3.1.2 试验设计与方法25-26
• 3.1.3 数据处理26
• 3.2 结果与分析26-37
• 3.2.1 土壤养分及其生态化学计量比26
• 3.2.2 土壤磷功能组分的变异性26-30
• 3.2.3 土壤养分根际效应30-31
• 3.2.4 植物体营养器官养分动态31-34
• 3.2.5 植物体营养器官生态化学计量比34-36
• 3.2.6 养分回收效率36-37
• 3.3 讨论37-39
• 3.3.1 土壤磷功能组分对林分密度的响应37-38
• 3.3.2 植物营养器官生态化学计量比对林分密度的响应38-39
• 3.4 本章小结39-40
• 4 林分混交对土壤磷功能组分和营养器官生物化学计量比的影响40-55
• 4.1 材料与方法40-41
• 4.1.1 研究材料40
• 4.1.2 实验设计与方法40
• 4.1.3 数据处理40-41
• 4.2 结果与分析41-52
• 4.2.1 土壤养分及其化学计量比41
• 4.2.2 土壤磷功能组分的变异性41-45
• 4.2.3 土壤养分根际效应45-46
• 4.2.4 植物体营养器官养分动态46-49
• 4.2.5 植物营养器官生态化学计量比49-51
• 4.2.6 养分回收效率51-52
• 4.3 讨论52-53
• 4.3.1 土壤磷功能组分对林分混交的响应52
• 4.3.2 植物营养器官生态化学计量比对林分混交的响应52-53
• 4.4 本章小结53-55
• 5 讨论与结论55-61
• 5.1 土壤磷功能组分特征的关联性55
• 5.2 土壤磷形态与植物养分特征的关系55-59
• 5.3 结论59-61
• 参考文献61-65
• 致谢65-66
• 攻读学位期间的研究成果66

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本文编号：677644