天然云冷杉针阔混交林凋落物生态功能及养分空间变异

发布时间：2020-10-24 18:01

　　 凋落物是衡量森林质量的关键特征之一。为了探究凋落物生态功能及养分空间变异,本研究基于吉林省汪清林业局金沟岭林场天然云冷杉针阔混交林中的4块1 hm2方形固定样地的林分调查数据和等距离网格布点取样的800个凋落物(半分解层和完全分解层)样品的测定数据,运用描述性统计分析、半变异函数模型拟合、空间插值以及相关性分析方法研究了凋落高峰期前(8月末)凋落物现存量、持水性能、养分(浓度、归还量和利用效率)特征和空间变异及其影响因素,以期为合理经营天然云冷杉针阔混交林提供科学依据。研究结果与结论如下:(1)天然云冷杉针阔混交林凋落物总现存量为29.10 t/hm2,其中半分解层和完全分解层的凋落物现存量分别为19.50 t/hm2和9.50 t/hm2,半分解层的现存量均显著高于完全分解层(P0.05),占总量的55.57-72.72%;总持水量(自然含水量)为16.39 t/hm2,持水率(自然含水率)为236.37%。各样地内半分解层持水能力均较弱(持水量为5.56 t/hm2,持水率为64.08%),而完全分解层的持水能力相对较强(持水量为10.83 t/hm2,持水率为172.30%),显著高于半分解层。(2)天然云冷杉针阔混交林半分解层凋落物的有机碳(C)、全氮(N)及全磷(P)浓度、归还量和利用效率分别为421.68、18.86和1.26g/kg,8.16、0.36和0.02 t/hm2,2.46、55.94 和 841.74,而在完全分解层中分别为 350.78、17.80 和 2.68 g/kg,3.22、0.17和0.03 t/hm2,3.09、58.10和408.15。C和N浓度及归还量均随分解程度的增加而有不同程度的减小,P利用效率明显大于N和C的利用效率,P是云冷杉针阔混交林中植物生长的限制因子。(3)天然云冷杉针阔混交林各样地凋落物养分(C、N和P)浓度、归还量和利用效率变异系数范围为10.94%～65.63%,均表现为中等变异,且同一样地,变异性呈现养分归还量养分利用效率养分浓度,完全分解层凋落物有机碳和全磷的空间变异程度较半分解层大;凋落物养分浓度的空间异质性在研究尺度上主要受结构性因素影响,空间自相关性较强;完全分解层凋落物有机碳和全磷的分形维数较半分解层小,其具有更好的结构性,空间分布简单,而凋落物氮素空间分布特征与它们相反。(4)天然云冷杉针阔混交林各样地凋落物养分浓度、归还量和利用效率(除部分样地半分解层或完全分解层凋落物养分特征结构比大于75%,其空间异质性主要由随机效应引起,不适合进行空间插值)呈明显的条带状和斑块状梯度性分布,且同一样地养分浓度和利用效率具有相似的空间分布格局,但变化趋势相反,而养分归还量的变化规律不如养分浓度和利用效率明显。(5)天然云冷杉针阔混交林半分解层和完全分解层凋落物养分归还量与凋落物现存量呈极显著正相关(P0.01);凋落物养分浓度与持水率呈显著正相关(P0.05),而归还量和利用效率与其呈显著负相关,其中,C和N受持水率影响较P明显,且完全分解层较半分解层明显;凋落物养分浓度、归还量和利用效率与凋落物其他养分指标和化学计量比之间呈显著相关。(6)天然云冷杉针阔混交林半分解层和完全分解层凋落物养分浓度、归还量和利用效率与林分因子(郁闭度、物种数、株数、生物多样性指数、针叶树种及株数占比和胸径)均呈现一定的相关性。其中,物种数和生物多样性指数等指标对半分解层凋落物养分特征的影响较为显著,而针叶树种及株数比例对完全分解层影响更明显,且林分特征对N和P的影响较C大。
【学位单位】：北京林业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：S714
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1 绪论
    1.1 研究目的与意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 凋落物概念与发展
        1.2.2 凋落物生态功能
        1.2.3 凋落物养分空间变异
        1.2.4 凋落物养分空间变异影响因素
    1.3 目前存在的问题
    1.4 研究目标与内容
    1.5 技术路线
2 研究区概况
    2.1 自然条件
        2.1.1 地理位置
        2.1.2 地形地貌
        2.1.3 土壤状况
        2.1.4 气象特征
        2.1.5 植被特征
    2.2 森林资源
    2.3 社会条件
3 研究方法
    3.1 样地设置
    3.2 林分调查
    3.3 凋落物样品采集
    3.4 凋落物养分测定
    3.5 数据计算
    3.6 统计分析
        3.6.1 经典统计学
        3.6.2 地统计学
4 凋落物生态功能研究
    4.1 引言
    4.2 材料与方法
    4.3 凋落物现存量
    4.4 凋落物持水性能
    4.5 凋落物养分归还功能
        4.5.1 养分浓度
        4.5.2 养分归还量
        4.5.3 养分利用效率
    4.6 小结
5 凋落物有机碳空间变异研究
    5.1 引言
    5.2 材料与方法
    5.3 凋落物有机碳的统计特征
    5.4 凋落物有机碳的空间变异及分布
    5.5 凋落物有机碳空间变异的影响因素
    5.6 小结
6 凋落物氮素空间变异研究
    6.1 引言
    6.2 材料与方法
    6.3 凋落物氮素的统计特征
    6.4 凋落物氮素的空间变异及分布
    6.5 凋落物氮素空间变异的影响因素
    6.6 小结
7 凋落物磷素空间变异研究
    7.1 引言
    7.2 材料与方法
    7.3 凋落物磷素的统计特征
    7.4 凋落物磷素的空间变异及分布
    7.5 凋落物磷素空间变异的影响因素
    7.6 小结
8 讨论
    8.1 凋落物生态功能
        8.1.1 凋落物现存量
        8.1.2 凋落物水源涵养功能
        8.1.3 凋落物养分归还功能
    8.2 凋落物养分空间变异及影响因素
        8.2.1 空间异质性
        8.2.2 影响因素分析
    8.3 存在的问题
9 结论与展望
参考文献
附录A 附表
个人简介
导师简介
获得成果目录清单
致谢

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本文编号：2854807