凋落物不同处理下表层土壤的有效磷动态研究

发布时间：2020-08-08 12:38

【摘要】：在全球变暖的背景下,温室效应越来越严重,森林生态系统是一个巨大的碳库,被科学界普遍认为对减缓全球变暖具有重要意义,鼓励植树造林,增加森林覆盖率,也被研究者认为是应对全球气候变暖的重要措施。经过植树造林形成的人工林作为森林资源的重要组成部分,人工林的出现,减少了荒漠化,对有效恢复森林生态系统起到了重要的作用。人工林在生态系统中的重要地位使得人工林的管理经营问题也显得极为重要。本文通过在DIRT试验的背景下,在位于黄河以北太行山区的焦作油松和麻栎人工林以及位于黄河以南伏牛山区的汝阳麻栎人工林中设置四种不同凋落物处理方式CK(CONTROL)、DL(DOUBLE LITTER)、NL(NO LITTER)、NI(NO INPUT),与森林水文效应研究结合起来,综合分析不同凋落物处理下的森林表层土壤的磷动态,对森林生态系统中的表层土壤进行林下植被去除、添加和阻隔凋落物以及切断外源输入后的土壤速效磷含量响应进行研究,主要结论如下:(1)有效磷在表层土壤含量的垂直分布情况为0~10cm11~20cm21~30cm31~40cm。1~10cm土壤层次中有效磷的含量明显大于11~20cm、21~30cm、31~40cm层次中的有效磷含量。(2)经过凋落物的不同处理,样方内凋落物的分解量影响表层土壤有效磷的含量,一般经过5个月这种影响趋于稳定,土壤有效磷的含量变化也趋于稳定。(3)凋落物的不同处理使土壤有效磷含量有显著的差异性。凋落物的添加和移除对本实验设置的三个样地的近地表层的土壤有效磷含量有显著影响;凋落物的添加能提高该处理下的土壤有效磷含量,凋落物的阻隔及切断外源输入,最终会降低土壤的有效磷含量。通过相同或不同植被类型、土壤类型的凋落物处理试验均表明,土壤有效磷含量对凋落物加倍的响应大于阻隔凋落物输入的响应。(4)凋落物的添加和移除对土壤的水文特性也有明显影响,土壤最大持水量、田间持水量的垂直分布情况为0~10cm11~20cm21~30cm31~40cm。土壤容重的垂直分布情况为0~10cm11~20cm21~30cm31~40cm。凋落物的添加改善了该处理下的土壤物理结构及其水文特性。综合以上结果,本实验设置的四个样方,通过凋落物的加倍、阻隔凋落物的输入、切断外源输入的处理,模拟了全球气候变暖导致森林凋落物改变对表层土壤有效磷及土壤水文特性的影响,说明凋落物的合理处置,能有效提高和维持林地的土壤质量,对人工林的经营提供有利的帮助,也为温室效应的适应对策提供理论和技术支持。
【学位授予单位】：河南农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S714
【图文】：

样地,林场

样地位置如图 3-1 所示。焦作林场始建于 1954 年，隶属于焦作市林业局，经营人工林总面积达 1371.6hm2，分散于焦作市山阳区、解放区、中站区境内。本实验样地位于中站区，属于海河水系，林场于2011 年在太行山区设置有麻栎林、油松林两个森林类型的大样地，面积均为 1 hm2，最高海拔 940m，最低海拔 130m。在大样地的旁边设置本实验样方。汝阳大虎岭林场始建于 1956 年，隶属于汝阳县林业局，经营人工林面积达 3973.3hm2。最高海拔 789m，最低海拔 350m，属于淮河水系。汝阳大虎岭林场主体为一个育苗基地和 3个营林工区，现有林木蓄积总量 20 万 m3。本实验样方位于林场大样地旁边。样地基本特征如表 3-1 所示。

差异性,油松林,焦作,样方

第一次设置样方开始，到 2016 年 9 月中旬第一次取样分析，土壤中的有效磷含量与其他月份有明显的差异性(P＜0.05)，说明从凋落物加倍之后，凋落物的分解量开始增加，这种增加的趋势一致持续到了 2017 年的 1 月中旬。从 2017 年 3 月中旬之后有效磷的含量与其他月份没有明显的差异性(P＞0.05)。说明凋落物加倍之后，样方中凋落物的含量已经趋于稳定，这个稳定时间为 5 个月。而 NL 样方中，土壤有效磷的含量变化趋势与 DL 样方的相似，变化趋势为逐渐减少，2017 年 3 月中旬之后土壤近地表层的有效磷的含量变化趋于稳定，与其他月份没有明显的差异性(P＞0.05)，稳定时间为 5 个月。而 NI 样方从 2016 年 9 月中旬第一次取样分析时，土壤中的有效磷含量开始增加，9 月份数值最大，与其他月份相比较差异明显(P＜0.05)，到 2016 年 11 月中旬，有效磷的含量开始逐渐减少，差异性仍然明显，直到2017 年 3 月中旬数据开始稳定。

麻栎林,有效磷含量,汝阳,分解时间

图 4-2 焦作麻栎林表层土壤磷含量的差异性Fig.4-2 Differences in phosphorus contents in surface soils of Quercus actissima forests in Jiaozuo（3）分解时间对汝阳麻栎林表层土壤有效磷含量的影响图 4-3 看出汝阳麻栎林下凋落物的添加和移除后，分解时间对样方 NL 表层土壤有效磷的含量变化有显著的影响，不同月份表层土壤有效磷的含量有显著的差异性(P＜0.05)。但对DL 样方表层土壤有效磷含量的变化没有显著影响，不同月份表层土壤有效磷的含量没有显著的差异性(P＞0.05)。分析结果表明，凋落物经过不同处理后，土壤中有效磷含量的响应时间有个稳定过程，通常为 5 个月。焦作两个大样地表层土壤有效磷含量在土壤中的变化过程，具有明显的季节动态，最大值出现在 11 月，最小值出现在 3 月，这与凋落物的分解快慢所需要的外界环境条件以及森林植被本身的性质有关系。整体来看，在整个分解过程中，DL 样方中表层土壤有效磷含量的变化速率随着分解时间的增长先增加后下降，最后慢慢趋于稳定，NL 样方中有效磷含量的变化速率逐渐下降，最后趋于稳定。与 NL 样方相比较，NI 样方不仅没有了凋落物的输入，也切断了外源输入，所以经过处理后的 NI 样方土壤中有效磷含量理论上应

【参考文献】