闽北12个树种凋落物分解过程硅等元素的释放特征

来源 :福建师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:dg9902
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凋落物是陆地土壤生物硅(biogenic silica)的重要来源,凋落物分解过程中不同树种在硅的释放率上的差异对于森林生态系统中硅循环具有重要意义。本研究在福建三明森林生态系统与全球变化国家野外科学观测研究站同质园采集12个树种的凋落物,采用野外凋落物分解袋法(Field litter decomposition bag method),测定原位分解过程凋落物样品中的Si及C、N、P、K、Ca、Mg、Al等元素,分析了闽北12个树种凋落物分解过程中Si与其他7个元素的动态变化,研究12个树种凋落物分解过程中植物硅含量及其它化学组分的释放特征,并初步建立植物硅素及其化学组分与凋落物的分解速率的相关关系,主要研究结果如下:(1)12个树种凋落物的分解速率存在显著的种间差异:从大到小依次排序为米槠(Castanopsis carlesii(Hemsl.)Hay)>无患子(Sapindus mukorossi Gaertn.)>鹅掌楸(Liriodendron chinense(Hemsl.)Sargent)>枫香(Liquidambar formosana Hance)>火力楠(Michelia macclurei Dany)>杜英(Elaeocarpus decipiens Hemsl)>樟树(Cinnamomum camphora(L.)Persl)>马尾松(Pinus massoniana Lamb)>木荷(Schima superba Gardn.et Champ)>杉木(Cunninghamia lanceolata(Lamb.)Hook)>香叶树(Lindera communis Hemsl)>红叶石楠(Photinia fraseri Dress)。12个树种凋落物分解50%和95%的时间变化幅度分别为0.65~1.78a和2.81~7.69a。说明各树种前期分解的速率差别较小,而各树种间后期分解存在显著差异。(2)12个树种间Si含量差异大,且含量不低于K和Mg等元素。12个树种凋落物的硅含量大小分别为:2.00±0.22g/kg(马尾松)、2.74±0.23g/kg(杉木)、5.17±0.49g/kg(无患子)、3.07±0.15g/kg(鹅掌楸)、6.25±0.06g/kg(枫香)、7.61±0.22g/kg(香叶树)、6.10±0.61g/kg(米槠)、7.03±0.35g/kg(樟树)、5.08±0.15g/kg(杜英)、7.13±0.39g/kg(木荷)、1.08±0.06g/kg(红叶石楠)、8.62±0.17g/kg(火力楠)。经分解365d后,累积系数(NAI)分别为220.47%(马尾松)、169.17%(杉木)、51.74%(无患子)、120.07%(鹅掌楸)、77.02%(枫香)、29.38%(香叶树)、54.57%(米槠)、56.17%(樟树)、89.63%(杜英)、79.61%(木荷)、195.62%(红叶石楠)、41.43%(火力楠);4个初始硅含量较低的树种(马尾松、杉木、鹅掌楸和红叶石楠)凋落物分解过程硅素发生了净累积,其余8个树种(无患子、枫香、香叶树、米槠、樟树、杜英、木荷和火力楠)凋落物分解过程硅素发生了净释放。12个种树种凋落物分解过程表明,亚热带森林植物对生物地球化学循环硅素循环的贡献由大到小的排序为:常绿阔叶树种>落叶阔叶树种>常绿针叶树种。(3)12个树种凋落物在分解过程中各营养元素的释放特征不同。N、P、Si、K、Ca、Mg、Al以及木质素在12个树种的凋落物残留中各自有不同程度的富集。针叶树种在分解的时候容易形成酸性环境,有利于Si、K、Al元素的富集。不同树种间Ca素的释放取决于树种因素决定的基质质量与其所处生境的不同,凋落物的分解速率与Ca的初始含量呈显著相关关系。亚热带雨热同期的气候条件有利于凋落物中难分解组分的矿化,同时使得Mg元素等矿质元素的迅速流失。(4)Si/N与木质素和C/N与木质素/Si,作为影响凋落物分解过程中最主要的影响因子,解释了总变异的60.60%。质量残留率与C、Si/Al和Si/Al呈显著正相关关系,与Si、Al、Ca、Si/C和Si/P呈显著负相关关系。说明在分解过程中矿质元素对凋落物分解产生显著的影响,尤其是Si、Al和Ca等3种矿质元素。(5)Si与Al、Ca、Si/C、Si/P之间的相关性达到显著水平,与Si/Al的相关性表现为显著的负相关关系。而与C元素含量的相关性则表现为极显著的负相关性。由此可见,Si在森林树种凋落物内能够促进Al、Ca元素的吸收,高硅的植物能够吸收土壤中的Al形成螯合物,可以减缓土壤遭受Al的毒害。同时也表明Ca元素的增加能够促进植物对Si的吸收利用。
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