不同恢复模式缺苞箭竹的生长特征及其对林地碳库与氮库的影响

来源 :中国科学院研究生院 中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:qinglong21
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环境因子对林木的生长发育具有重要作用。而同一物种对不同的环境条件也具有不同的适应策略。它们通过不同的生长策略,调节其形态和形态可塑性来适应不同的环境。同样,植物对生态系统功能的发挥具有重要的影响。本研究选择1983年在草坡、未封闭人工林、次生林、暗针叶林下人工恢复的缺苞箭竹作为研究对象,同时也选择了天然更新的缺苞箭竹,分析不同恢复模式下缺苞箭竹的种群结构、生物量特征和光合特征。同时,本研究还选择了恢复和未恢复缺苞箭竹的草坡、次生林、暗针叶林作为对照,分析了不同恢复模式缺苞箭竹对林地土壤碳氮库的影响,具体结果如下:   通过20多年的恢复,不同恢复模式缺苞箭竹的种群结构和生物量特征差异明显。恢复于次生林和暗针叶林下的缺苞箭竹种群与天然更新种群和恢复于草坡和人工林下种群相比,其平均高度更高、竹秆更粗、分株的平均年龄更大、种群分化更严重。不同恢复模式缺苞箭竹种群的生物量分配格局也存在差异。这些结果表明通过人工恢复箭竹来恢复和扩大大熊猫栖息地是可行的,而且合适的扩展地是具有0.3到0.7郁闭度的森林;恢复于草坡的种群较恢复于次生林和暗针叶林下的种群可能需要更长的时间才能达到其最大高度。   不同恢复模式缺苞箭竹的光合特征也呈现出一定的差异。暗针叶林下恢复的缺苞箭竹其净光合速率最大,其次是次生林下恢复的种群,而草坡和人工林下恢复种群的净光合率相对较低。此外,次生林和暗针叶林下恢复种群的胞间C02浓度也较草坡和人工林下恢复种群的高。但是气孔导度和蒸腾速率较草坡和人工林下恢复种群低。不同恢复模式缺苞箭竹的叶绿素荧光参数也存在差异。草坡恢复种群的F0、Fm值显著小于其它恢复模式种群的相应值。各种群间Yield、qP和qN的值也呈现差异。草坡恢复种群的叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素浓度都显著地低于其它恢复模式种群的相应值。但不同恢复模式种群的类胡萝卜素的含量和Chla/Chlb值差异不显著。这些结果表明:恢复于草坡和未郁闭的人工林下的缺苞箭竹,可能受到某种胁迫的干扰;而且缺苞箭竹在不同的恢复模式下,对不同环境的适应调节能力有限。   不同恢复模式缺苞箭竹对土壤各层有机碳浓度的影响存在差异。缺苞箭竹恢复总的影响是显著降低了草坡中土壤有机碳的贮量,而对次生林和针叶林土壤有机碳贮量无显著影响。缺苞箭竹恢复总体上降低了草坡、次生林和暗针叶林中土壤全N贮量,但效果不显著。缺苞箭竹恢复降低了草坡中的C/N比,但增加了次生林和暗针叶林中的C/N比值。缺苞箭竹恢复对林地矿质土壤的影响主要作用于表层0~20Cm土层。此外,缺苞箭竹对林地土壤的碳氮库进行了重新分配。这些结果表明恢复缺苞箭竹对林地的影响依赖于不同的恢复林地,而且缺苞箭竹恢复使该区的次生林和暗针叶林成为了“碳汇”。   在该区森林中,MBN浓度从4月到10月一直增加,这种趋势不受缺苞箭竹的影响。在不同的恢复模式下,缺苞箭竹恢复和取样时间对MBN都有显著的影响。虽然缺苞箭竹恢复在大多数时间都降低了林地DON的浓度,但对DON的总体影响并不显著。除暗针叶林外,缺苞箭竹恢复对NH4+-N和N03-N的浓度都有显著影响。缺苞箭竹恢复对NI的影响显著,在不同的恢复模式下均降低了林地NI值。本研究的结果表明:缺苞箭竹是该区域生态系统N维持的重要因子;MBN在一定程度上弥补了系统因缺苞箭竹缺失而造成的不利影响。因此,恢复箭竹对该区森林生态系统N固持能力的提高具有重要作用。   土壤MBC从4月到10月单调增加。除9月的次生林外,林地的微生物生物量碳都随着缺苞箭竹的恢复而降低。缺苞箭竹恢复降低了草坡和次生林中的土壤DOC浓度,而对暗针叶林下DOC浓度的影响不明显。缺苞箭竹恢复还增加了草坡和暗针叶林地土壤中EOC浓度,而在次生林中这种作用只发生在生长季后期和生长季之后。不同恢复模式缺苞箭竹林下与其相应的对照相比,缺苞箭竹恢复对林地土壤TOC浓度的影响显著。缺苞箭竹恢复显著降低了草坡中TOC的浓度,但却显著地增加了次生林和暗针叶林中TOC的浓度。这些结果表明:一个系统中,箭竹和微生物生物量似乎是一种互补的关系,两种作用共同维持着系统中的碳素平衡;缺苞箭竹恢复降低了草坡和暗针叶林林地土壤有机碳的稳定性。
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