天童常绿阔叶林凋落叶养分的时空分布特征及其影响因素

发布时间：2020-03-30 15:44

【摘要】：森林凋落物是森林生态系统碳库和养分库的重要组成部分,对碳、氮、磷等元素在生态系统中的循环具有重要作用,在生物地球化学循环中发挥独特的生态功能。亚热带常绿阔叶林是我国特殊的地带性植被,分布面积较广,其凋落物的研究在生态学上也具有重要意义。由于凋落叶是森林生态系统凋落物的主体,因此亚热带常绿阔叶林凋落物的研究应着眼于凋落叶,深入探究其养分的时空特征及其影响因素。本研究基于浙江天童20公顷动态监测样地,收集一年(2015年8月-2016年7月)内凋落叶,首先针对其中三个自然凋落高峰,测定凋落叶中碳、氮、磷含量,并分析三种元素的利用效率、归还量以及化学计量比;进而在三个凋落高峰间探究凋落叶养分的时间变化特征,在不同生境间探究凋落叶养分的空间分布特征;最后探究其影响因素。主要研究结果如下:1.凋落叶碳含量的年平均值为487.26±19.10 g·kg~(-1);在时间尺度上,除受干扰生境外,均为高峰1(15年11月)低于高峰2(16年4月)低于高峰3(16年6月)且差异显著;在空间尺度上,碳含量变异系数最小(3.92%),受干扰生境和沟谷生境显著低于坡面生境和山脊生境;碳利用效率的规律与之相反。2.凋落叶氮含量的年平均值为11.64±2.13 g·kg~(-1);在时间尺度上,除受干扰生境和山脊生境外,高峰1均显著高于高峰2、3;在空间尺度上,氮含量变异系数居中(18.3%),受干扰生境和沟谷生境(尤其是低海拔沟谷生境)显著高于其他生境;氮利用效率的规律与之相反。3.凋落叶磷含量的年平均值为0.42±0.15 g·kg~(-1);在时间尺度上,除受干扰生境、低海拔沟谷生境和山脊生境外,高峰1均显著高于高峰2、3;在空间尺度上,磷含量变异系数最大(35.55%),受干扰生境和沟谷生境显著高于山脊生境,高峰3时低海拔生境显著高于高海拔生境;磷元素利用效率与之相反。4.凋落叶碳、氮、磷归还量的年平均值分别为23.26±9.40 g·m~(-2)、550.94±238.64 mg·m~(-2)、15.52±10.00 mg·m~(-2);在时间尺度上,除受干扰生境和山脊生境外高峰1均显著高于高峰2、3;在空间尺度上,三者的变异系数分别为40.41%、43.32%、64.43%,磷归还量空间变异仍最大;低海拔生境中的氮、磷归还量均显著高于高海拔生境,山脊生境中的碳、氮归还量在高峰1时显著低于另外两种生境,而高峰3时显著高于沟谷生境。5.C:N、N:P、C:P三种化学计量比的年平均值分别为43.27±8.07、30.15±6.45、1298.37±412.42。在时间尺度上,C:N和C:P除受干扰生境、低海拔沟谷生境和山脊生境外,高峰1均显著低于高峰2、3,N:P则三高峰间均无显著差异;在空间尺度上,三者变异系数分别为18.65%、21.39%、31.76%,受干扰生境和低海拔沟谷生境的N:P、C:P均显著低于山脊生境,高峰3时高海拔生境的各化学计量比均显著高于低海拔生境。6.本地区凋落叶碳元素含量及碳利用效率受到地形、土壤、群落因子的影响较少,未呈现明显规律;凋落叶氮含量和氮利用效率以及凋落叶C:N主要受到土壤碳含量、土壤磷含量与物种组成的影响;凋落叶磷含量、磷元素利用效率、N:P和C:P主要受到土壤磷含量、大树立木密度和物种组成的影响,此外还受到海拔与土壤pH较弱的影响;三种元素归还量受到的影响因子与凋落量的影响因子基本一致,主要受到海拔和凹凸度的影响,高峰1时还受到土壤碳含量的影响。综上所述,本地区凋落叶养分主要受到凹凸度、土壤养分含量和物种组成的影响,在时间尺度上主要表现为落叶种凋落高峰(高峰1)与常绿种凋落高峰(高峰2、3)之间的差异;在空间尺度上主要表现为受干扰生境、沟谷生境和山脊生境三者间的差异;磷作为本地区的限制性元素,在不同的时空尺度上往往表现出的差异更为显著。
【图文】：

师范大学硕士学位论文 第二章 研究区域与调查完整，具有我国中亚热带低海拔常绿阔叶林生态系统的典型特征。2015 年调查显示，样地内共有 DBH>1cm 的木本植物 154 种，隶属于 52 科，96 属绿种和落叶种分别有 75 种和 79 种。其中常绿种在重要值、总多度和总胸高积的占比仍均远高于落叶种。

华东师范大学硕士学位论文 第二章 研究区域与调查方法2.2.2 凋落物的收集与分类自 2015 年 8 月 1 日至 2016 年 7 月 30 日，每半月进行一次凋落物收集工作，共计 24 次。每次收集工作将收集器内所有凋落物清空，分别装于收集器对应编号的布袋中，，带回实验室。将收回的凋落物置于烘箱内，在 75 ℃的温度下恒温烘干 48h 以上直至恒重，后将凋落物按照不同组分分为叶、枝、树皮、花、种子附属物及碎屑，其中，将叶以种为单位进行进一步分类。分别用精度为 0.01g 的电子天平称量获得各组分重量，并记录。最后，将各凋落物组分分别装于干燥的信封中留样保存，同时注明收集日期、收集器编号及凋落物组分名称。
【学位授予单位】：华东师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S714

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本文编号：2607736