天马保护区典型林分类型凋落物分解动态及其对土壤性质的影响

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凋落物分解作为森林生态系统养分循环和能量流动的重要环节,探究其内在分解机制对维护森林生态系统可持续发展具有现实意义。本文以安徽大别山区天马国家自然保护区内典型分布的落叶阔叶混交林、针阔混交林、黄山松林和杉木林等四种林分类型的枝凋落物、叶凋落物和枝叶混合凋落物为研究对象,于2019年6月采用网袋法进行原位分解试验,定期采集凋落物及其下土壤,测定凋落物损失量、土壤养分和土壤酶活性,分析不同凋落物类型的分解过程及其对土壤养分和土壤酶活性的影响,以期探究不同林分类型养分循环机理。主要结果为:(1)四种林分凋落物的分解过程均呈现前期分解快(0-94 d),中期分解慢(94-336d),后期分解慢但分解速率较中期略微有所增加(336-496 d)的变化趋势。分解496d后,落叶阔叶混交林和针阔混交林的凋落物质量剩余率均显著低于黄山松林和杉木林的(P<0.05)。整个分解周期内,相同林分的枝凋落物的分解剩余率显著高于叶凋落物、混合凋落物的(P<0.05);除枝凋落物外,四种林分叶和混合凋落物的质量剩余率均为未分解层<半分解层,但差异不显著(P>0.05)。(2)四种林分凋落物分解均符合指数衰减模型,凋落物分解50%所需时间为1.12 a<t0.5<4.77 a,分解95%所需时间4.83 a<t0.95<20.62 a,且枝凋落物分解50%和95%所需的时间均显著长于叶凋落物和混合凋落物的。(3)林分类型、凋落物分解时间及其交互作用均对凋落物C、N、P含量产生显著影响(P<0.05),四种林分凋落物的C、N和P元素剩余率均随分解的进行呈逐渐降低的趋势,C、N和P含量变化均为净释放模式。(4)四种林分凋落物分解过程中,土壤pH值变化范围为3.09-5.99,且0-10 cm土层的pH值低于10-20 cm的。同一土层各林分土壤pH值的大小均为杉木林>落叶阔叶混交林>针阔混交林>黄山松林,且杉木林和黄山松林均与针阔混交林和落叶阔叶林的差异显著(P<0.05),针阔混交林和落叶阔叶混交林的差异不显著(P>0.05)。(5)黄山松林和针阔混交林的土壤N含量(0-20 cm)显著大于落叶阔叶混交林和杉木林的。黄山松林和针阔混交林在0-10 cm土层C含量显著大于落叶阔叶混交林和杉木林的,10-20 cm土壤C含量大小为黄山松林>针阔混交林>落叶阔叶混交林>杉木林;0-20 cm土壤P含量为杉木林的显著高于其他三种林分(P<0.05)。凋落物组分、分解时间和土层结构对土壤C、N和P含量的影响均为显著(P<0.05)。(6)不同林分凋落物分解过程对各种土壤酶活性的影响有差异。其中,土壤脲酶在针阔混交林和杉木林凋落物分解过程中呈先升高后降低的趋势,在落叶阔叶混交林和黄山松林凋落物分解过程中呈先降低后升高再降低;四种林分土壤蔗糖酶和土壤过氧化氢酶均呈升高的趋势;土壤酸性磷酸酶活性在针阔混交林、落叶阔叶混交林和黄山松林凋落物分解过程中均呈波动升高的趋势,而在杉木林中因凋落物组分不同,其变化规律不一致。(7)凋落物养分与土壤养分和土壤酶活性存在一定的相关性,土壤C、N、P养分和酶活性受林分类型的影响显著(P<0.05),林分差异导致凋落物类型不同,从而对土壤酶活性和养分的影响有所差异。
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