中亞熱帶木荷馬尾松林恢復(fù)過(guò)程的群落及凋落物特征研究.pdf

1、以福州市國(guó)家森林公園內(nèi)木荷馬尾松林為研究對(duì)象，圍繞群落特征與凋落物動(dòng)態(tài)兩條主線，探討中亞熱帶不同恢復(fù)類型木荷馬尾松林的群落動(dòng)態(tài)變化與凋落物的養(yǎng)分循環(huán)機(jī)制，為人工生態(tài)林的恢復(fù)與重建，森林資源科學(xué)管理與可持續(xù)經(jīng)營(yíng)提供理論支撐。 以空間代替時(shí)間方法進(jìn)行典型樣地調(diào)查，根據(jù)喬木種的重要值，將木荷馬尾松林劃分為4個(gè)恢復(fù)類型并分析了不同恢復(fù)類型的群落結(jié)構(gòu)特征；應(yīng)用多種數(shù)學(xué)模型進(jìn)行物種多度、生物多樣性、生態(tài)位、空間分布格局及生物量的分析，研究結(jié)

2、果表明，群落垂直結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、物種多度和多樣性低、人工干擾對(duì)各種群的生態(tài)位和空間分布格局的影響仍較強(qiáng)，群落目前正處于中亞熱帶植被演替系列的中期，生態(tài)位重疊較大，存在著激烈的種內(nèi)種間競(jìng)爭(zhēng)，群落結(jié)構(gòu)較脆弱。經(jīng)過(guò)了幾十年的封禁保育和自然恢復(fù)，群落的結(jié)構(gòu)和環(huán)境已有了一定的改善，逐漸從以木荷馬尾松為主的針闊混交林向地帶性常綠闊葉林演替，并為其它中亞熱帶地帶性植物類群的生長(zhǎng)創(chuàng)造了條件。由于木荷具有很好的速生特性，木荷已成為群落中的絕對(duì)優(yōu)勢(shì)種，其生產(chǎn)力已

3、較為可觀，并具有較大的潛力。 群落凋落物平均現(xiàn)存量為9.209t/hm2，其中各組分的比例順序?yàn)槿~＞枝＞雜物＞花果。群落凋落物的年均凋落量為7.080t/hm2，各組分的月凋落比例為落葉＞落枝＞花及雜物＞落果＞落皮，符合中亞熱帶東部常綠闊葉林的凋落規(guī)律。林地內(nèi)凋落物現(xiàn)存量/年凋量的比值大于1，凋落量較大而分解量較少，表現(xiàn)為林地上凋落物存留量較大。氣候的變化和群落組成樹(shù)種的生物生態(tài)學(xué)特性是決定中亞熱帶木荷馬尾松林凋落節(jié)律的主要原因

4、，其季節(jié)動(dòng)態(tài)為不規(guī)則的雙峰型，葉月凋落量的變化趨勢(shì)基本上決定了總凋落物量的季節(jié)變化模式，其凋落量在一定程度上主導(dǎo)著群落的凋落總量，同時(shí)，樹(shù)枝的凋落季節(jié)變化對(duì)總量有較大影響，果、花及雜物的季節(jié)凋落動(dòng)態(tài)分別在不同時(shí)期對(duì)總凋落量的節(jié)律也有明顯影響。 群落通過(guò)枯枝落葉形式向林地的養(yǎng)分年歸還總量為4252.1kg/bm2。以有機(jī)C的歸還量最大，在養(yǎng)分年歸還總量中所占比例高達(dá)94.89％；其次為N，占年歸還量的3.05％；6種大量元素的年歸

5、還量的順序?yàn)镃＞N＞Ca＞K＞Mg＞P，4種微量元素的年歸還量均不大，大小順序?yàn)镕e＞Mn＞Zn＞Cu。木荷葉主導(dǎo)了中亞熱帶木荷馬尾松林凋落物的年凋落量及養(yǎng)分歸還量。凋落物養(yǎng)分總歸還量中10種營(yíng)養(yǎng)元素的含量在不同月份變化很大，養(yǎng)分總量的年動(dòng)態(tài)變化主要受凋落物中有機(jī)C量的年變化趨勢(shì)支配，同時(shí)受N、K、Ca等的影響較大，在凋落物的4種組分中，落葉內(nèi)除Cu的利用效率在四者中最高外，N、K、Mg、Mn的利用效率都最低，對(duì)群落養(yǎng)分年歸還的貢獻(xiàn)最大

6、；落枝則對(duì)C、Ca、Cu、Zn的年歸還貢獻(xiàn)最大，養(yǎng)分利用效率都最低；落果對(duì)P的年歸還貢獻(xiàn)最大，而花及雜物對(duì)Fe的年歸還貢獻(xiàn)最大，對(duì)維持林地土壤肥力具有重大作用。 木荷與馬尾松枯枝落葉的分解速率由大到小依次為：木荷葉＞馬尾松葉＞木荷枝＞馬尾松枝，而且在分解過(guò)程中都表現(xiàn)出快一慢一快的節(jié)奏，快慢的轉(zhuǎn)化與當(dāng)時(shí)環(huán)境的水熱條件的配合密切相關(guān)，木荷和馬尾松葉凋落后分解高峰都出現(xiàn)在高溫高濕的季節(jié)，而兩種枝條分解高峰的出現(xiàn)稍滯后于落葉，凋落物自身

7、質(zhì)量和外形特征是造成它們間分解速率差異的主要原因。用分解指數(shù)k來(lái)估算群落中4種主要凋落物分解95％所需的時(shí)間，分別為3.6832a、4.7531a、4.6002a和5.3128a，與國(guó)內(nèi)同類研究的結(jié)果有一些差異。因?yàn)楸狙芯克寐渲鶠樾碌蚵涞臉?shù)枝，它們?cè)诘蚵淝耙验_(kāi)始分解，所以表現(xiàn)為木荷落枝的分解速率與馬尾松葉相差不大，使落枝分解速率的測(cè)定結(jié)果可能偏大。 分解場(chǎng)海拔位置不同，凋落物的年殘留量間都存在一定差異，但都未達(dá)到顯著水平。在

8、年分解過(guò)程中，海拔75m處木荷葉的分解指數(shù)k大于433m處，置于433m處馬尾松枝的分解指數(shù)k值(1.0212)比同一分解場(chǎng)中木荷葉的(0.8442)大，用k值預(yù)測(cè)其馬尾松枝分解95％需要的時(shí)間為2.934a，比分解速率最快的75m處木荷葉的(2.466a)略高，造成馬尾松枝快速分解的主要原因是白蟻對(duì)馬尾松枝大量取食。 分解場(chǎng)所處坡向不同，兩種落枝及馬尾松葉的年殘留量都較高，相同林齡分解場(chǎng)中兩樣地間木荷枝和馬尾松葉年殘留量都相差

9、不大，而置于1號(hào)樣地與2號(hào)樣地的馬尾松枝年殘留量間的差別較大(達(dá)11.180g)，但未達(dá)到顯著水平。木荷葉的分解速度比其它3種凋落物的快得多，但不同坡向?qū)λ鼈冊(cè)斐刹町愐捕疾伙@著。比較而言，同處于35a木荷馬尾松林下時(shí)，東南坡向稍利于木荷和馬尾松枯枝落葉的分解；而在50a木荷馬尾松林下，則以東坡的小環(huán)境稍利于木荷葉與馬尾松枝的分解，而南坡對(duì)木荷枝和馬尾松葉分解也較有利。 分解場(chǎng)處于不同坡位時(shí)，不同分解環(huán)境下4種凋落物年殘留量差別較

10、大，但除置于下坡的馬尾松葉年殘留量與溝谷間的差別達(dá)到顯著水平外，其它樣地間各樣品殘留量的差異都不顯著，組內(nèi)的波動(dòng)掩蓋了它們組間的差異。比較而言，處于下坡的木荷林下分解環(huán)境對(duì)木荷葉和馬尾松枝、葉的分解較適宜，而上坡木荷林下的分解環(huán)境較利于木荷枝的分解。 同樣的凋落物置于不同海拔位置、不同坡向、不同坡位中相似林分下分解時(shí)，它們的有機(jī)C含量隨分解時(shí)間都逐漸減少，但不同種類凋落物的年降幅有差異，以馬尾松枝年減少量最少，木荷枝和葉的較多。

11、分解場(chǎng)海拔位置、坡向、坡位的不同，在年分解前期(0～121d)，對(duì)有的機(jī)C分解釋放速率快慢產(chǎn)生較明顯差異，在隨后的時(shí)期中則快慢交替，不同分解場(chǎng)地間凋落物分解速率差別較小。 分解場(chǎng)海拔位置、坡向、不同，對(duì)4種凋落物N的分解速率影響差異較明顯，不同凋落物N殘留率在不同分解時(shí)段變動(dòng)較大，分解釋放與富集交替，N殘留率波動(dòng)幅度較大。在一年的分解時(shí)間里，除馬尾松葉的P含量總體上有一定量的分解釋放外，木荷葉、枝和馬尾松枝中P含量都出現(xiàn)了不同程

12、度的富集，分解小環(huán)境不同，4種凋落物受其影響較大，P的釋放與富集交替，波動(dòng)較大。兩種落葉中K的年殘留率曲線隨時(shí)間都呈單調(diào)遞減變化，因海拔位置、坡向、坡位而造成分解環(huán)境的不同，對(duì)它們分解速率的影響較小，樣地間差異較不明顯。兩種落枝在年分解過(guò)程中均出現(xiàn)了不同程度的富集，分解環(huán)境不同差異較明顯，海拔位置、坡向、坡位不同對(duì)落枝K分解速率的影響大于落葉。 因海拔位置或坡位的不同而造成分解環(huán)境條件的差異對(duì)4種凋落物中Ca的釋放速率影響較大，

13、凋落物中Ca含量的年變化趨勢(shì)總體上都是隨時(shí)間釋放減少的，但殘留率波動(dòng)較大，分解環(huán)境條件的差異對(duì)4種凋落物(特別是木荷葉和馬尾松枝)Ca釋放速率的階段性影響較明顯；4種凋落物Ca含量都出現(xiàn)了快速大量的釋放，隨時(shí)間基本上逐漸減少，且樣地間差異較小，因坡向不同造成分解小環(huán)境不同，對(duì)凋落物Ca的釋放速率的影響較小，樣地間無(wú)明顯差異。 隨著分解程度的加深，木荷葉和枝中的Mg含量都出現(xiàn)了較大幅度富集，而馬尾松葉和枝中Mg含量在前期(0～62

14、d)快速釋放后，雖然也出現(xiàn)了不同程度的富集和波動(dòng)，但總體上殘留率年變化都表現(xiàn)為降低。因分解環(huán)境的海拔位置、坡向或坡位的不同而對(duì)不同凋落物分解速率的影響差異較大，樣地間差異較明顯，但總體上對(duì)馬尾松葉、枝的影響都不如對(duì)木荷葉和枝大。 凋落物中Fe、Mn、Cu、Zn4種微量元素分解速率在不同分解時(shí)段對(duì)海拔位置、坡向或坡位不同造成分解環(huán)境條件差異的影響較敏感，樣地間的差異和波動(dòng)均較大，變化較復(fù)雜。落葉(尤其是木荷葉)中Fe、Mn、Cu、

15、Zn都出現(xiàn)了不同程度的富集，兩種落枝(尤其是馬尾松枝)中4種微量元素的富集量要小的多。 從重量殘留率的實(shí)際觀察值與預(yù)測(cè)值的比較結(jié)果來(lái)看，木荷與馬尾松落葉混合分解時(shí)，分解速率在一定程度上能得以促進(jìn)。對(duì)于馬尾松葉凋落物，與木荷葉混合分解都能明顯提高其分解速率，在5種配比中，木荷葉所占比重越大促進(jìn)作用越明顯。其中以混合比為3∶1時(shí)促進(jìn)作用表現(xiàn)的最明顯，能明顯促進(jìn)彼此的分解，以自然比例混合分解時(shí)殘留率觀察值的變動(dòng)最大。分解時(shí)間和混合比例

16、不同，凋落物干重殘留率間差異極顯著。純馬尾松葉凋落物的分解殘留率與其它6種處理之間有極顯著的差異，混合比為1∶1、自然比例及純木荷落葉凋落物殘留率與混合比為3∶1的混合物間的差異都達(dá)到了極顯著水平。對(duì)于木荷葉凋落物，當(dāng)它與馬尾松落葉以3∶1的比例混合分解時(shí)，能顯著提高它們的分解速率，半衰期能縮短0.0687a，當(dāng)混合比為2∶1及自然比時(shí)，對(duì)其分解速率影響不大，而當(dāng)混合比為1∶1或1∶2時(shí)，會(huì)明顯抑制其分解，使半衰期延長(zhǎng)。 混合比

17、例不同，對(duì)凋落物有機(jī)C釋放速率的影響較不明顯，但能明顯提高凋落物的N含量，在實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)以混合比為3∶1的N殘留量最高，這有益于加速凋落物的分解。當(dāng)以2∶1、3∶1或自然配比混合分解時(shí)，能明顯提高木荷與馬尾松葉凋落物的P含量。因混合比例不同會(huì)對(duì)凋落物K殘留率造成一定差異，但差異不明顯?？赡苁鞘苣竞扇~凋落物中Ca含量較高的影響，在分解過(guò)程中，5種混合物Ca的殘留量都明顯高于純馬尾松落葉的，且以混合比為3∶1及自然比的差異最明顯。木荷葉在分解