沿海馬尾松相思次生林凋落物分解及其對碳通量的影響.pdf

1、本研究以福州福建農林大學北區(qū)后山沿海馬尾松相思次生林為研究對象，進行沿海馬尾松、相思次生林凋落物特征研究，包括凋落量數(shù)量與組成、養(yǎng)分含量與養(yǎng)分歸還動態(tài)、凋落物分解以及凋落物呼吸對土壤CO2的影響等，旨在揭示生態(tài)系統(tǒng)物質循環(huán)規(guī)律，為維護地力和提高林分生產力提供理論依據(jù)，以及為了解南亞熱帶森林生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)特征提供基礎。研究結果如下： 1)馬尾松林、相思林、陽坡馬尾松相思次生林混交林、陰坡馬尾松相思次生林混交林年凋落量分別為4583

2、.76kg·hm-2、4958.65kg·hm-2、5567.44kg·hm-2、8111.04kg·hm-2；葉凋落量占總凋落量的比例均超過55％，混交林的凋落量大于純林的凋落量；4種林分各組分的比例，總體上，葉、枝、雜物凋落量最大，順序為葉>枝>雜物，林分在一年內的月凋落變化模式、各組分的變化模式基本相同，都呈雙峰型。 2)4種林分中馬尾松純林凋落葉、枝、皮、雜物養(yǎng)分含量順序為：C>Ca>N>K>Mg>P，繁殖器官為C>N>

3、K>Ca>Mg>P；相思純林凋落物各組分養(yǎng)分含量順序基本為C>N>Ca>K>Mg>P；陽坡馬尾松相思葉陽次生林混交林凋落物葉、枝養(yǎng)分含量順序為C>N>Ca>K>Mg>P，皮與雜物為C>Ca>N>K>Mg>P，繁殖器官為C>N>K>Ca>Mg>P；陰坡馬尾松相思次生林混交林凋落物葉、枝、繁殖器官、雜物養(yǎng)分含量順序為C>N>Ca>K>Mg>P，皮為C>Ca>N>K>Mg>P。 3)首次提出運用BP神經網(wǎng)絡與最小二乘支持向量機對4種林

4、分的月凋落量動態(tài)進行模擬，研究月氣溫、降水量與蒸發(fā)量與凋落量的關系，結果表明，BP神經網(wǎng)絡與最小二乘支持向量機均能較好的模擬凋落量與月氣溫、降水量與蒸發(fā)量的關系，BP神經網(wǎng)絡平均模擬誤差為8.32％、5.77％、4.92％、7.40％，最小二乘支持向量機平均相對誤差為分別為0.11％、0.09％、0.10％、0.12％，且最小二乘支持向量機法較BP神經網(wǎng)絡法性能更優(yōu)。 4)4種林分凋落物中養(yǎng)分元素年歸還總量大小順序為：陽坡馬尾松

5、相思次生林混交林>陰坡馬尾松相思次生林混交林>相思林>馬尾松林，6種元素在各林分凋落物中的歸還量大小順序不盡相同，C年歸還量順序為：陰坡馬尾松相思次生林混交林>陽坡馬尾松相思次生林混交林>馬尾松林>相思林；N年歸還量順序為：相思林>陰坡馬尾松相思次生林混交林>陽坡馬尾松相思次生林混交林>馬尾松林；P、K為：陰坡馬尾松相思次生林混交林>陽坡馬尾松相思次生林混交林>相思林>馬尾松林；Ca、Mg為：陰坡馬尾松相思次生林混交林>相思林>陽坡馬尾

6、松相思次生林混交林>馬尾松林。 5)4種林分凋落物中主要養(yǎng)分元素的年歸還量大小馬尾松林為：C>Ca>N>K>Mg>P，其它3種林分均為C>N>Ca>K>Mg>P，C年歸還量變化在2454.55～4338.02 kg·hm-2之間，N年歸還量變化在29.47～115.92 kg·hm-2之間，P為：1.06～2.58 kg·hm-2，K為16.58～39.47kg·hm-2，Ca為31.81～53.80kg·hm-2，Mg為2.0

7、8～4.36 kg·hm-2五。4林分各組分的養(yǎng)分歸還量順序分別為：馬尾松林：葉>枝>雜物>皮>繁殖器官，相思林：葉>枝>雜物>繁殖器官，陽坡馬尾松相思次生林混交林的與陰坡馬尾松相思次生林混交林：葉>枝>雜物>繁殖器官>皮。 6)4種林分凋落物養(yǎng)分總歸還量中6種營養(yǎng)元素的含量在不同月份變化很大，月動態(tài)變化具有不同的規(guī)律，主要有二種模式：雙峰型和三峰型，總體來看，高峰值多出現(xiàn)在8月、9月與翌年5月、7月。4種林分凋落物各組分6種元

8、素的養(yǎng)分歸還量月動態(tài)變化具有不同的規(guī)律，主要有三種模式：單峰型、雙峰型和三峰型，高峰值出現(xiàn)的時間隨不同林分、不同組分而不同。 7)分解實驗結束時，6種凋落物的殘留率分別為馬尾松葉(52.07％)、相思葉(13.09％)、馬尾松相思混合葉(25％)、馬尾松枝(74.9％)、相思枝(54.2％)、馬尾松相思混合枝(69.89％)，6種凋落物分解速率由大到小依次為：相思葉>馬尾松相思混合葉>馬尾松葉>相思枝>馬尾松相思混合枝>馬尾松枝

9、。相思葉分解50％和95％時所需時間都是最短的，分別為0.4041 a和1.7463a，而馬尾松枝的均為最長，分別為2.6517 a和11.4603a。 8)凋落物在分解過程中營養(yǎng)元素濃度變化規(guī)律是比較復雜的，有機C含量隨分解時間的推移，出現(xiàn)波動，但總體呈緩慢減少趨勢；落葉、落枝中N、P出現(xiàn)不同程度的富集現(xiàn)象；K元素，在各凋落物分解過程中均表現(xiàn)為釋放狀態(tài)；Ca，Mg兩元素含量變化不很穩(wěn)定。各凋落物元素殘留率的變化也較為復雜，規(guī)律

10、性不很明顯，各種元素在釋放過程中均出現(xiàn)不同程度的富集。 9)6種凋落物覆蓋下土壤呼吸速率在整個測定期間變化范圍依次為馬尾松葉2.72～12.18μmol·m-2·s-1，相思葉2.9～10.52μmol·m-2·s-1，馬尾松相思混合葉1.97～8.81μmol·m-2·s-1，馬尾松枝2.51～8.11μmol·m-2·s-1，相思枝2.14～7.58μmol·m-2·s-1，馬尾松相思混合枝2.95～12.09μmol·m-

11、2·s-1，無凋落物下(空白對照)土壤呼吸的速率為1.83～6.93μmol·m-2·s-1，各種凋落物下土壤呼吸速率均呈單峰曲線，季節(jié)變化規(guī)律基本一致，最大值出現(xiàn)在8或9月份，最小值出現(xiàn)在冬季。 10)凋落物覆蓋下平均呼吸速率要明顯高于無凋落物覆蓋的的土壤呼吸速率。不同處理下呼吸速率的大小順序為馬尾松相思混合枝>馬尾松葉>相思葉>馬尾松枝>馬尾松相思混合葉>相思枝>空白對照；各凋落物呼吸速率排序為：馬尾松相思混合枝>馬尾松葉>