模拟林地光照强度对凋落物分解的影响

发布时间：2017-05-15 18:21

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【摘要】：林冠对光照的吸收、反射和散射等利用与再分配过程使森林地表形成不同的光照环境,其是否影响到地表凋落物分解,尚不清楚。为理解林冠对森林地表凋落物分解的影响,以四川盆地亚热带常绿阔叶林区的马尾松(Pinus massoniana)、柳杉(Cryptomeria fortunei)、杉木(Cunninghamia lanceolata)、香樟(Cinnamomum camphora)、红椿(Toona ciliatd)、麻栎(Quercus acutissima)等6个典型树种的凋落物为研究对象,采用密度为50%-95%的遮荫网进行遮荫处理,模拟林地不同光照强度条件(相对光照强度分别为72%、62%、55%、45%、32%),研究了不同光照强度对不同关键时期(第一年微量降雨期、第一年春季少雨期、第一年雨季前期、第一年雨季末期和第一年冬季少雨期以及第二年春季少雨期、雨季和冬季少雨期)凋落物分解质量损失、质量变化、元素释放以及木质素和纤维素降解的影响,旨在深入认识亚热带常绿阔叶林生态系统物质循环过程,以期为亚热带常绿阔叶林可持续经营与管理提供理论依据。研究结果表明：(1)经历两年的分解,针叶凋落物的质量损失高达54.46%-88.37%,阔叶凋落物的质量损失介于55.54%-100%。6种凋落物的质量损失主要发生在第一个分解年,均在50%以上。3种阔叶树种(香樟、红椿和麻栎)凋落物的Olson分解系数K值较3种针叶树种(马尾松、柳杉和杉木)凋落物的K值大,阔叶树种凋落物比针叶树种更易分解。(2)光照处理显著影响了6个树种的凋落物质量损失,但不同树种凋落物在不同遮荫处理下表现出明显的差异。遮荫处理促进马尾松、红椿和香樟凋落物分解过程,但抑制了柳杉、杉木和麻栎凋落物的分解过程。除遮荫处理对第一年微量降雨期的马尾松、杉木和麻栎凋落物质量损失的影响不显著外,遮荫处理显著影响了其余各个关键时期所有凋落物的质量损失。与第一个分解年相比,遮荫处理对第二年的凋落物质量损失影响更显著。(3)光照强度变化显著影响了凋落物基质质量,取决于关键时期和树种。遮荫处理不同程度上影响了整个凋落物分解过程中的碳、氮、磷、木质素和纤维素浓度以及碳／氮、碳／磷、氮／磷和木质素/N。各遮荫处理下凋落物氮含量、磷含量、木质素和纤维素浓度、碳／磷、氮／磷和木质素／氮动态在不同关键时期对遮荫处理的响应大体上较为一致,体现在各遮荫处理下凋落物质量指标于各关键时期内均一致表现为上升或下降的趋势。而凋落物碳含量与碳／氮动态在不同关键时期对遮荫处理的响应并不一致,且针叶和阔叶树种碳／氮也有较大差异。(4)遮荫处理显著影响了凋落物分解过程中碳、氮和磷释放,且不同物种凋落物在关键时期表现出明显的差异。凋落物碳、氮和磷释放动态在各关键时期对遮荫处理的响应较为一致。遮荫处理显著促进了马尾松、杉木、红椿和香樟凋落物碳和氮释放,抑制了麻栎凋落物碳和氮释放；遮荫处理显著促进了马尾松、红椿和香樟凋落物磷释放,抑制了杉木和麻栎凋落物磷释放。遮荫处理对柳杉凋落物氮和磷释放的影响不显著。大体上,针叶树种凋落物碳、氮和磷释放快于阔叶树种。双因素方差分析结果表明,光照强度和物种因素以及二者的交互作用极显著影响了两年凋落物分解过程中的碳、氮和磷释放动态。(5)遮荫处理显著影响了凋落物分解过程中木质素和纤维素降解,且不同物种凋落物在关键时期表现出明显的差异。遮荫处理显著促进了柳杉、杉木、香樟凋落物木质素降解过程,对马尾松、红椿和麻栎凋落物木质素降解过程影响不大；遮荫处理显著促进了马尾松、杉木、香樟和麻栎凋落物纤维素降解过程,对柳杉和红椿凋落物纤维素降解过程影响不大。光照强度和物种因素以及二者的交互作用极显著影响凋落物两年各关键时期木质素降解以及纤维素第一年降解过程。综上所述,模拟林地不同光照强度显著影响了亚热带常绿阔叶林凋落物的分解过程,且不同树种凋落物在不同关键时期对遮荫处理的响应具有显著差异。光照强度对凋落物碳、氮、磷、木质素和纤维素含量以及释放过程均产生不同程度的影响。这些结果表明,林冠对森林地表光照环境的改变将影响森林地表的物质循环,通过合理密植、林冠修剪等可以有效调控森林生态系统的物质循环过程,可持续经营与管理常绿阔叶林生态系统。
【关键词】：光照强度 凋落物分解 质量损失 元素释放 亚热带常绿阔叶林
【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】：S714
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-13
• 前言13-15
• 1 文献综述15-20
• 1.1 光照对凋落物分解过程中质量损失的影响15-16
• 1.2 光照对凋落物分解过程中氮素变化的影响16-17
• 1.3 光照对凋落物分解过程中木质素和纤维素降解的影响17-18
• 1.4 光照与其他环境因素的综合作用18-19
• 1.5 研究的目的意义19-20
• 2 研究材料与方法20-25
• 2.1 研究区域概况20
• 2.2 研究方法20-25
• 2.2.1 样地设置20-21
• 2.2.2 实验设计与样品处理21-22
• 2.2.3 数据计算22-23
• 2.2.4 数据统计与分析23-25
• 3 结果与分析25-56
• 3.1 温度与降水特征25-26
• 3.2 凋落物初始基质质量特征26-27
• 3.3 凋落物分解过程中的质量损失27-34
• 3.3.1 不同遮荫处理下凋落物质量损失动态27-28
• 3.3.2 不同遮荫处理下凋落物质量损失速率28-29
• 3.3.3 不同遮荫处理下各关键时期内凋落物质量损失贡献率29-30
• 3.3.4 各关键时期凋落物质量损失与初始基质质量的关系30-34
• 3.4 凋落物分解过程中的质量变化34-44
• 3.4.1 不同遮荫处理下凋落物全碳含量变化34-35
• 3.4.2 不同遮荫处理下凋落物全氮含量变化35-36
• 3.4.3 不同遮荫处理下凋落物全磷含量变化36-37
• 3.4.4 不同遮荫处理下凋落物木质素浓度变化37-39
• 3.4.5 不同遮荫处理下凋落物纤维素浓度变化39-40
• 3.4.6 不同遮荫处理下凋落物化学计量比变化40-44
• 3.5 不同遮荫处理下凋落物碳释放过程44-47
• 3.6 不同遮荫处理下凋落物氮释放过程47-49
• 3.7 不同遮荫处理下凋落物磷释放过程49-51
• 3.8 不同遮荫处理下凋落物木质素降解过程51-54
• 3.9 不同遮荫处理下凋落物纤维素降解过程54-56
• 4 讨论与结论56-65
• 4.1 光照强度对凋落物质量损失的影响56-58
• 4.2 光照强度对凋落物质量变化的影响58-60
• 4.3 光照强度对凋落物碳释放的影响60-62
• 4.4 光照强度对凋落物氮和磷释放的影响62-63
• 4.5 光照强度对凋落物木质素和纤维素释放的影响63-65
• 参考文献65-75
• 致谢75-77
• 研究生期间科研成果77

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本文编号：368533