高山森林溪流凋落物分解中有机组分的变化特征

发布时间：2017-04-30 08:55

  本文关键词：高山森林溪流凋落物分解中有机组分的变化特征，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：森林向溪流输入凋落物是森林-水体连续体重要的物质循环和能量流动途径,也是溪流生态系统重要的物质和能量来源。包括水溶性组分(Water soluble components, WSC)酸溶性组分(Acid soluble components, ASC)和酸不溶性组分(Acid insoluble residue, AIR)等在内的有机组分变化特征是凋落物分解的关键过程之一,且可能受到不同季节之间水量和水温变化所导致的环境差异的影响,但缺乏必要关注。因此,采用凋落叶分解袋法,以川西高山森林典型乔木(四川红杉Larix mastersiana、方枝柏Sabina saltuaria)和灌木(高山杜鹃Rhododendron lapponicum、康定柳Salix paraplesia)凋落叶为研究对象,根据凋落叶自然分解规律,研究不同关键时期(冻结初期、冻结期、融化期、生长季节和生长季节末期)河流、溪流、河岸带以及林下凋落叶水溶性组分、酸溶性组分和酸不溶性组分的动态变化特征,以便深入认识高山森林-流域水体间的生态联系。经过两年的分解,高山森林溪流4种凋落物水溶性组分含量表现为降低的趋势。水溶性组分是凋落物的重要易分解成分,在水环境中经历了强烈的淋溶作用而快速流失,但不同物种水溶性组分含量的变化趋势和损失量不同。康定柳减少量最大为88.29%,而四川红杉减少量最低,仅有47.61%。河流和溪流在分解初期显著地促进了4种凋落物水溶性组分的降低,但不同关键时期的分解特征存在差异。在凋落物分解第一年的冻结初期,河流、溪流及河岸带中凋落物水溶性组分含量显著降低,整个冬季水环境中凋落物水溶性组分含量都低于林下,至生长季节,林下凋落物水溶性组分含量显著降低；在分解第二年则表现为冬季水溶性组分含量降低而生长季节先增加再降低的变化趋势。不同物种水溶性碳氮磷含量不同,在水流影响下不同关键时期表现出不同的变化特征。在凋落物分解的两年中,高山森林4种凋落物表现为水环境中水溶性碳含量在第一年冻结初期即显著降低,河流和溪流有助于水溶性碳的流失,而林下水溶性碳含量则在生长季节显著降低,但在凋落物分解第二年含量变化不显著。经过两年的分解后,4种凋落物水溶性碳含量显著降低,其中康定柳在林下的损失量最大为95.15%,四川红杉在林下的损失量最小为74.09%。水溶性氮含量在第一年冻结初期降低,在冻结期或融化期增加至生长季节则显著降低,在分解第二年表现为水溶性氮含量有上下波动,但总体变化不大。四川红杉在林下减少量最大,达到67.78%。高山杜鹃是水溶性氮含量最低的物种,减少量也最小,林下减少量为24.58%。水溶性磷含量在第一年不断降低,且水环境中水溶性磷含量显著低于林下生境,但在分解第二年含量变化不显著。方枝柏、四川红杉和康定柳都在河岸带减少量最大,损失量分别为96.47%、98.90%和98.75%,方枝柏在林下减少量最小为72.64%。经过两年的分解,除康定柳酸溶性组分含量降低以外,其余物种凋落物含量整体变化不大。不同物种之间凋落物基质质量的差异对酸溶性组分的变化具有显著影响。康定柳在林下减少量最大为31.40%,而四川红杉在河岸带增加了18.90%。四川红杉凋落物酸不溶性组分含量在两年的分解后几乎不变,其余3种凋落物酸不溶性组分含量在分解过程中逐渐增加。方枝柏、四川红杉、康定柳和高山杜鹃酸不溶性组分增加量分别为119.40%、5.64%、96.55%和25.52%。四川红杉为酸不溶性组分含量(54.09%)最高的物种,但其在河岸带增加量最小为1.43%；方枝柏酸不溶性组分含量(24.76%)最低,但也是增加量最高的物种。表征酸溶性和酸不溶性组分相对含量比例的LCI指数[AIR/(ASC+AIR)] (Lignocellulose index)变化缓慢,在凋落物分解第一年,方枝柏和康定柳LCI呈上升趋势,四川红杉和高山杜鹃仅有小幅波动；分解第二年,4种凋落物LCI变化不大。不同生境之间平均温度(AT)、正积温(PAT)、负积温(NAT)、pH、流速和电导率等环境特征的差异显著作用于凋落物分解过程中水溶性组分、酸溶性组分和酸不溶性组分的含量变化。综上所述,凋落物质量、高山森林溪流冬季在冻结初期、冻结期和融化期形成不同的水热环境以及生长季节水量和水温的变化所导致的环境差异显著作用于凋落物分解过程中有机组分的动态。相对于河岸带和森林林下环境,森林溪流中凋落物水溶性组分在分解前期流失速度较快,至分解后期差异减小；溪流中凋落物酸溶性组分含量与林下相比差异不大,甚至高于林下生境；凋落物酸不溶性组分在河流与溪流中含量较高,至分解后期各生境间差异减小。这些结果为深入认识高山森林溪流生态系统养分循环和能量流动过程及高山森林-流域水体间的生态联系提供了一定的科学依据。
【关键词】：高山森林 溪流 凋落物分解 水溶性组分 酸溶性组分 酸不溶性组分
【学位授予单位】：四川农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S714
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 引言12-13
• 1 研究背景13-17
• 1.1 凋落物分解过程中有机组分的变化特征13-14
• 1.2 森林溪流凋落物分解过程中有机组分动态及影响因素14-16
• 1.3 高山森林溪流凋落物分解过程中有机组分动态16-17
• 1.4 研究目的与意义17
• 2 材料与方法17-24
• 2.1 研究区域概况17-18
• 2.2 研究方法18-23
• 2.2.1 凋落叶采集与室内处理18
• 2.2.2 样地设置与样品埋设18-20
• 2.2.3 样品采集和处理20-23
• 2.2.4 室内试验23
• 2.3 数据处理与统计分析23-24
• 3 结果与分析24-47
• 3.1 高山森林溪流凋落物水溶性组分变化特征24-40
• 3.1.1 高山森林溪流凋落物水溶性组分含量的变化特征24-27
• 3.1.2 高山森林溪流凋落物水溶性碳含量的变化特征27-29
• 3.1.3 高山森林溪流凋落物水溶性氮含量的变化特征29-31
• 3.1.4 高山森林溪流凋落物水溶性磷含量的变化特征31-33
• 3.1.5 水溶性碳氮磷化学计量比33-40
• 3.2 高山森林溪流4种凋落物酸溶性组分含量的变化特征40-42
• 3.3 高山森林溪流4种凋落物酸不溶性组分含量的变化特征42-44
• 3.4 高山森林溪流4种凋落物LCI指数的变化特征44-47
• 4 讨论47-54
• 4.1 高山森林溪流凋落物分解过程中水溶性组分的变化47-51
• 4.1.1 高山森林溪流凋落物分解过程中水溶性组分含量的变化47-48
• 4.1.2 高山森林溪流凋落物分解过程中水溶性碳含量的变化48-49
• 4.1.3 高山森林溪流凋落物分解过程中水溶性氮和磷含量的变化49-51
• 4.2 高山森林溪流凋落物分解过程中酸溶性和酸不溶性组分含量的变化51-52
• 4.3 高山森林溪流凋落物分解过程中化学质量的变化52-54
• 5 结论54-55
• 参考文献55-63
• 致谢63-65
• 攻读学位期间发表的学术论文65

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：336521