川西高山森林粗木质残体储量与分解特征

发布时间：2017-04-03 16:00

  本文关键词：川西高山森林粗木质残体储量与分解特征，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：木质残体是森林生态系统中树木死亡以后形成的倒木、枯立木、根桩和大枯枝等粗木质残体,以及碎根残片和小枝等细木质残体的总称。其中粗木质残体是生态系统中重要的结构性和功能性组成要素,由于巨大的储量,粗木质残体是生态系统中不可忽略的养分库,与森林的更新有着密不可分的联系,维持了整个生态系统的生物多样性。高山森林的更新必然伴随着林窗的产生,木质残体在林窗、林缘和林下的分布可能具有较大的差异,同时粗木质残体的分解过程有助于理解森林养分循环过程,而已有研究区域海拔主要集中在3000 m以下,受低温和地质灾害的影响,大于3000 m的高山森林生态系统非常脆弱,森林更新更加依赖木质残体的分解,但是缺乏必要的关注。因此,本文以典型川西高山森林岷江冷杉(Abies faxoniana)原始林为研究对象,研究了高山森林木质残体的储量及其在林窗、林缘和林下的分布特征,以及粗木质残体的养分储量及分解过程,以期为认识高山森林生态系统林窗更新过程中木质残体相关的物质循环等关键生态过程提供了基础数据,为高山森林的经营管理提供一定的理论依据。川西高山森林生态系统地上总生物量为72.75 t/hm2,岷江冷杉原始林木质残体总储量达53.00 t/hm2,且呈现林下的储量大于林窗和林缘的趋势。从林窗到林下木质残体以倒木为主,直径大于40 cm的木质残体储量占粗木质残体的74.55%～76.15%,林窗、林缘和林下Ⅲ和Ⅳ腐烂等级的粗木质残体储量分别占粗木质残体储量的50.02%、55.84%和62.90%。相对于林下和林缘,林窗内倒木和根桩的储量比例相对较小,但枯立木和细木质残体的储量比例相对较高。此外,林窗内较低腐烂等级粗木质残体的储量较高,而林下较高腐烂等级粗木质残体的储量显著高于林窗和林缘。基质质量是指构成组织的易分解成分(C、N、P等)和难分解成分(木质素、纤维素、半纤维素等)的组合情况、养分含量和各组分的比例等,它是影响木质残体分解的内在因素,其中N、P和木质素浓度,C/N, N/P和木质素/N一直被用来作为衡量分解快慢的重要指标。随着粗木质残体的分解,C含量无显著变化,含量在511.07～604.86 g/kg之间,N和P含量随着分解呈现出逐渐升高的趋势,大枯枝Ⅴ腐烂等级N含量高于Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ腐烂等级,根桩Ⅴ腐烂等级N含量高于Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ腐烂等级。枯立木和根桩Ⅳ、Ⅴ腐烂等级P含量显著高于其他腐烂等级,倒木Ⅰ腐烂等级P含量高于其他四个腐烂等级,大枯枝Ⅰ腐烂等级P含量高于Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ腐烂等级。倒木和大枯枝随着分解的进行木质素含量先减小再升高,枯立木和根桩木质素含量随着分解的进行呈现出降低的趋势,纤维素含量与木质素含量的变化趋势相反。C/N和木质素/N表现出相似的变化趋势,即倒木、枯立木和根桩的C/N和木质素/N随着粗木质残体的分解逐渐减小,大枯枝Ⅰ到V腐烂等级的C/N和木质素/N呈现出升高的趋势。四种类型粗木质残体的N/P从Ⅰ腐烂等级到Ⅲ腐烂等级减小,从Ⅳ腐烂等级到V腐烂等级升高。川西高山森林生态系统地上碳、氮、磷储量分别为38.32 t/hm2、322.44 kg/hm2、 157.95 kg/hm2,粗木质残体碳、氮、磷的储量分别占生态系统地上碳、氮、磷储量的70.44%、55.70%、5.48%。金属元素含量在不同类型粗木质残体中没有表现出一致的规律,但总体含量较高。根据粗木质残体密度随时间的变化趋势,用非线性回归分析分别拟合4种类型粗木质残体的分解曲线。结果表明,倒木、大枯枝、枯立木和根桩的相关系数R2分别为0.88、0.90、0.90、0.91,倒木、大枯枝、枯立木和根桩的分解常数分别为0.105、0.114、0.097和0.127,分解到95%的时间分别为28.53年、26.28年、30.88年、23.59年。在相同条件下,不同类型的粗木质残体的分解速率不一样,表现为根桩大枯枝倒木枯立木。综上所述,川西高山森林生态系统木质残体储量巨大,尤其是粗木质残体,并且在林窗、林缘、林下分布存在较大差异。川西高山森林粗木质残体碳、氮、磷的储量分别为26.99 t/hm2、179.59 kg/hm、8.65 kg/hm2,占生态系统地上碳、氮、磷储量的70.44%、55.70%、5.48%。不同类型粗木质残体分解速率表现为根桩大枯枝倒木枯立木。通过以上研究结果,为充分认识高山森林生态系统林窗更新过程中木质残体相关的物质循环等关键生态过程提供了基础数据。
【关键词】：高山森林 粗木质残体 储量 分解
【学位授予单位】：四川农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S718.5
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 1 前言12-13
• 2 研究现状13-22
• 2.1 粗木质残体的概念与分类13-16
• 2.2 粗木质残体的来源与功能16-19
• 2.3 粗木质残体的分解与储量19-21
• 2.4 研究目的与意义21
• 2.5 研究内容21-22
• 2.5.1 高山森林木质残体的分布和储量21
• 2.5.2 高山森林粗木质残体的元素含量21-22
• 2.5.3 高山森林粗木质残体的分解特征22
• 3 实验设计22-27
• 3.1 研究区域概况22-23
• 3.2 样地设置23
• 3.3 实验方法23-25
• 3.3.1 乔木生物量的计算方法23-24
• 3.3.2 林下灌木生物量的计算方法24
• 3.3.3 草本和地表植物生物量的计算方法24
• 3.3.4 凋落物储量的计算方法24
• 3.3.5 细木质残体储量的计算方法24-25
• 3.3.6 粗木质残体储量的计算方法25
• 3.4 样品的处理与分析25-26
• 3.5 数据的计算与分析26-27
• 3.5.1 粗木质残体的体积计算公式26
• 3.5.2 数据的处理与分析26-27
• 4 结果27-39
• 4.1 高山森林生态系统地上生物量27-28
• 4.2 高山森林木质残体储量28-31
• 4.2.1 木质残体总储量及其分布28-29
• 4.2.2 不同径级粗木质残体储量及其分布29-30
• 4.2.3 不同腐烂等级粗木质残体储量及其分布30-31
• 4.3 粗木质残体基质质量31-34
• 4.4 高山森林养分储量34-36
• 4.4.1 粗木质残体养分储量34-35
• 4.4.2 高山森林生态系统地上养分储量35-36
• 4.5 粗木质残体金属元素含量36-38
• 4.5.1 粗木质残体大量金属元素含量36-37
• 4.5.2 粗木质残体重金属元素含量37-38
• 4.6 粗木质残体的分解38-39
• 5 讨论与结论39-44
• 5.1 高山森林木质残体储量与分布特征39-41
• 5.2 粗木质残体的元素变化特征41-42
• 5.3 粗木质残体的分解特征42-43
• 5.4 结论43-44
• 6 研究展望44-46
• 参考文献46-53
• 攻读硕士期间发表的论文53-54
• 致谢54

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