北热带喀斯特季节性雨林土壤和6个常见树种凋落物的C、N、P化学计量学特征

发布时间：2019-07-30 09:21

【摘要】：凋落物是森林生态系统的有机质和养分储藏库,是土壤和植物间物质交换的枢纽,是森林土壤肥力的主要来源之一。本文选取弄岗喀斯特季节性雨林15 ha森林动态监测样地中布设的90个凋落物收集器自2014年3月至2015年2月收集的6个常见种的凋落叶,结合2014年7月沿海拔梯度(185 368 m)采集的50个土壤样品,研究了土壤和凋落物的C、N、P化学计量学特征及其沿海拔梯度的变化趋势。结果表明,除P含量在高坡位及峰顶较低外,土壤中的C、N、P含量均达到了全国第二次土壤普查分类标准中的一级水平;土壤的C、N含量及C:P和N:P与海拔呈正比,P含量和C:N与海拔呈反比。因本文采样的海拔差异较小,推测上述土壤养分含量与海拔的关系主要是由于微地形引起的土壤差异而不是海拔差引起的气象因子差异所致。与其他森林生态系统相比,这6个常见种凋落叶的C、N、P含量的平均值呈现出高C和N、低P的格局;而不同海拔凋落叶的C、N、P并未表现出类似土壤中的变化规律;6个常见种凋落叶均表现出春季较高的C含量和夏季较高的N、P含量。虽然桂西南喀斯特季节性雨林中土壤的C、N、P含量总体水平较高,但其单位面积内的胸高断面积之和却远低于其他森林生态系统,表现为生物承载量较低;受个体生长环境差异的影响,同种凋落叶的C、N、P化学计量学特征可能会存在个体间差异。研究结果将为我国西南地区典型喀斯特生态脆弱区的生态功能恢复与植被重建提供科学依据。
【图文】：

?2结果2.1土壤C、N、P化学计量学特征样地内不同海拔梯度的表层土壤理化性质的空间变异强烈,并与海拔表现出显著的相关性(图1)。其中,表层土壤C含量为58.80 187.60g/kg,平均值为112.09g/kg,且随着海拔的升高逐渐增加(R2=0.3628,P<0.0001);N含量为3.88 11.88g/kg,平均值为7.04g/kg,且随着海拔的升高逐渐增加(R2=0.4769,P<0.0001);P含量为0.53 3.54g/kg,平均值为1.35g/kg,且随着海拔的升高逐渐降低(R2=0.692,P<0.0001)。不同生境类型中土壤C含量和N含量的变化趋势相同,均为峰顶>高坡位>中坡位≈低坡图1弄岗15ha森林动态监测样地不同海拔梯度下土壤的C、N、P含量及化学计量比。■洼地;○低坡位;▲中坡位;□高坡位;●峰顶。Fig.1SoilC,N,Pcontentsandstoichiometryalongaltitudegradientofthe15haforestdynamicsplotinNonggang,Guangxi.■Depression;○Lowerslope;▲Middleslope;□Higherslope;●Hilltop.

北热带喀斯特季节性雨林土壤和6个常见树种凋落物的C、N、P化学计量学特征

1090生物多样性BiodiversityScience第25卷图2弄岗15ha森林动态监测样地6个常见树种凋落物的C、N、P含量及化学计量比(平均值±标准误差)。物种编号见表1。Fig.2LitterfallC,N,Pcontentsandstoichiometry(mean±SE)ofsixcommontreespeciesofthe15haforestdynamicsplotinNonggang,Guangxi.ThesixcommontreespeciesarethesameasinTable1.旱性山顶矮林,如芸香竹(Boniasaxatilis)、毛叶铁榄(Sinosideroxylonpedunculatum)等,土壤类型为黑色石灰土,表现特征为被覆率极低、土层浅薄且多分布于岩石缝隙、但土壤有机质含量丰富;峰丛中部和中下部坡度较缓,气候和水分条件良好,生长着具热带季节性雨林特征的森林植被,土壤类型为棕色石灰土,表现特征为被覆率较高、土层较厚且土壤有机质含量较丰富;洼地和周边谷地常有季节性积水,土壤形成过程受水分作用强烈,生长着密集的耐阴湿性森林植被,如海南风吹楠(Horsfieldiahainanensis)、对叶榕(Ficushispida)等,土壤被覆率最高且土层深厚,但仍可见突出地表的大块岩石,个别地段可见落水洞等,土壤类型为有机质含量较低的水化棕色石灰土(陈平,1988)。根据全国第二次土壤普查养分分级标准,桂西南喀斯特季节性雨林不同坡位的土壤C含量和N含量均达到了一级水平(C:>40g/kg,N:>2g/kg),土壤P含量除高坡位和峰顶为三级水平(P:0.6-0.8g/kg)外,其他均达到了一级水平(P:>1g/kg)。这表明桂西南喀斯特季节性雨林在局域环境中土壤养分含量较高,其高温多雨的气候条件极有利于生物繁衍和生长,在生物尤其是森林植被“自肥”作用的强烈影响下加速了岩石溶蚀、风化以及土壤形成和发育的进程。但是在区域环境中,在喀斯特的特殊地形如峰林、峰丛、洼地、漏斗、槽谷、坡立谷等的作用下,形成了地表基岩出露面积较大、土层浅雹
【作者单位】：广西壮族自治区中国科学院广西植物研究所广西喀斯特植物保育与恢复生态学重点实验室;广西友谊关森林生态系统国家定位观测研究站;
【基金】：国家自然科学基金(31500342,31660130) 广西重点研发计划项目(桂科AB16380256) 广西自然科学基金(2015GXNSFBA139050) 中国科学院西部之光项目(人字⺌2014]91号)
【分类号】：S714

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