马尾松人工林凋落物分解及养分循环规律

来源 :华南农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:panjintao
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马尾松(Pinus massoniana)是我国亚热带特有的速生造林树种,适应性强且分布广泛。本研究在鼎湖山马尾松人工纯林和马尾松-黧蒴(Castanopsis fissa)针阔叶混交林内开展,通过对比两种林型0-60 cm土壤养分含量、群落结构及地被层凋落物的差异,分析土壤养分、林分因子与地被层凋落物的关系;通过布设不同比例(马尾松与黧蒴凋落叶质量比为1:0、1:1、3:2和7:3)凋落物分解袋,在野外条件下进行为期1年的凋落叶分解试验,分析其分解速率变化及养分释放特征。本研究结果如下:(1)林型对土壤有机质、全氮和硫酸根含量有显著影响(P<0.05),对土壤全磷、交换性K+、Ca2+和Mg2+有极显著影响(P<0.01)。马尾松-黧蒴混交林土壤养分含量(除硝态氮含量和交换性H+含量以外)均高于马尾松纯林。相同林型不同土层间土壤养分含量差异极显著(P<0.01)。其中,土壤有机质和全氮含量随土层的加深而递减,且主要聚集在0-20 cm土层中;土壤交换性K+、交换性Ca2+、交换性酸(H+和Al3+)含量总体上随土层的加深而降低;而土壤硫酸根含量基本上随土层的加深而增加。(2)纯林的平均胸径和平均树高均显著高于混交林(P<0.05),乔木层生物量高于混交林但不显著(P>0.05),平均密度和郁闭度显著小于混交林(P<0.05)。两种林型群落内各层Margalef物种丰富度指数和Shannon多样性指数均为:草本层>灌木层>乔木层。(3)混交林地表3个凋落物层现存量(26.96-31.57 t·hm-2)均显著大于纯林(20.44-26.63 t·hm-2)(P<0.05)。相同林型不同分解层凋落物现存量差异极显著(P<0.01)。林分因子与凋落物现存量的RDA分析表明,凋落物总现存量、未分解层及半分解层现存量与林分平均胸径和平均树高呈极显著负相关(P<0.01),与林分密度呈极显著正相关(P<0.01)。(4)纯林和混交林地被层凋落物全磷和全钙含量有显著(P<0.05)或极显著差异(P<0.01),而有机碳、全氮、全钾和全镁含量差异不显著(P>0.05),其中,纯林凋落物有机碳、全氮、全磷、全钙和全镁含量高于混交林,分别增加了4.67%、2.45%、12.89%、27.08%和20.28%。同一林型不同分解层凋落物有机碳、全钙和全镁含量有显著差异(P<0.05),均表现为未分解层>半分解层>腐殖质层。土壤养分与地被层凋落物质量的RDA分析表明,在0-10 cm土层中,土壤养分与腐殖质层有机碳呈极显著负相关(P<0.01),与腐殖质层C/N呈显著负相关(P<0.05);而在10-20 cm土层中,土壤养分与腐殖质层有机碳有极显著负相关(P<0.05)。(5)林型对凋落叶质量损失率有显著影响(P<0.05),经过360 d的自然分解,各比例凋落叶质量损失率均表现为混交林>纯林。在混交林中,凋落叶质量损失率为:1:1>7:3>1:0。在纯林中,凋落叶质量损失率为:3:2>7:3>1:1>1:0,且比例为3:2、7:3和1:1中的针叶凋落物质量损失率均显著高于1:0的单一针叶凋落物(P<0.05)。(6)两种林型各比例凋落叶的分解过程中,凋落叶有机碳、全磷、全钾和全镁表现为释放模式;全氮表现为富集-释放或持续释放模式;全钙释放模式为富集-释放或持续释放。分解360 d后,混交林中各比例凋落叶的有机碳、全氮、全磷、全钙和全镁释放速度比纯林快。不同比例凋落叶养分释放率与质量损失率的相关分析表明,各比例凋落叶有机碳、全氮、全钙和全镁释放率与质量损失率呈极显著正相关(P<0.01),除凋落叶比例7:3外,各比例凋落叶质量损失率还与全磷释放率呈极显著正相关(P<0.01)。马尾松作为我国人工林的主要树种,资源丰富但森林质量不高,如何恢复马尾松人工林成为重要问题。研究不同比例针阔凋落叶混合分解过程,可以更好地了解混合凋落叶的相互作用机制及马尾松人工林的养分循环。研究结果为营造不同混交比例马尾松林和维持马尾松林地长期生产力提供科学理论依据。
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