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本研究以福建九龙江口不同年份恢复的秋茄(Kandelia candel)红树林为对象,并与天然成熟秋茄林进行比较,探索红树林生态系统凋落物分解动态随红树林植被恢复的变化情况,还通过野外实验与室内模拟相结合,对红树林植被恢复进程中凋落叶分解速率、养分释放等环节及其影响因素进行研究。主要结果如下:
(1)秋茄凋落叶分解动态和分解速率
于2010-2011年春季(3~5月)、夏季(6~8月)、秋季(9~11月)、冬季(12~2月),对九龙江口三片不同恢复阶段的人工秋茄林,种植时间分别为1998年(12yr)、1986年(24yr)、1962年(48yr),以及一片天然成熟秋茄林的凋落叶分解动态进行比较研究。结果表明,秋茄凋落叶分解失重50%(半分解期)所需时间平均为春季29天、夏季18天、秋季25天、冬季52天。凋落叶干重损失率和平均分解速率在分解过程中总体呈现出夏季>秋季>春季>冬季的基本模式。秋茄凋落叶分解速率在分解前期(0~14天)大于分解后期(15~35天),且不同季节分解速率差异主要体现在分解前期。
滩面差异对凋落叶分解速率的影响表现为,天然秋茄成熟林内滩>中滩>外滩;24年生和48年生秋茄林中滩>内滩>外滩;12年生秋茄林无显著滩面差异。
秋茄凋落叶分解速率存在显著的林龄差异,半分解期的季节平均值为48年生秋茄林(31.8天)>天然成熟秋茄林(31.3天)>24年生秋茄林(31.0天)>12年生秋茄林(30.3天)。
秋茄凋落叶分解速率受季节、林龄、滩面等因素的共同作用,变化规律较复杂。各因素间存在显著的交互作用,总体而言,季节的影响大于林龄和滩面的影响。
(2)秋茄凋落叶分解过程中的养分释放
通过对4个秋茄林凋落叶分解过程中养分含量的测定,研究秋茄凋落叶在分解过程中的养分释放动态和释放速率。结果显示,随分解时间的推移,凋落叶有机C含量变化趋势不明显,有机C初始含量年平均值随林龄增大而减小。分解35天后,有机C剩余率年平均值为:天然成熟秋茄林最大(47.2%),24年生秋茄林最小(43.9%)。分解过程中凋落叶总N含量呈现先升后降的趋势,但总体高于初始含量,总N初始含量年平均值随林龄的增大而减小,分解35天后,总N剩余率年平均值为:48年生秋茄林最大(58.6%),12年生秋茄林最小(46.0%)。分解过程中凋落叶总P含量总体呈现下降趋势,总P初始含量年平均值随林龄增大而减小,分解35天后,总P剩余率年平均值为:天然成熟秋茄林最大(36.9%),12年生秋茄林最小(32.2%)。
凋落叶分解过程中的养分释放速率季节变化与凋落叶分解速率季节变化规律一致,为夏季>秋季>春季>冬季。秋茄凋落叶中C、N、P初始含量均有显著的林龄差异,48年生秋茄林与成熟林凋落叶在养分含量上较接近,12年生秋茄林凋落叶养分含量与成熟林差异最大。茄林凋落叶分解过程中养分损失速率为P>C>N。总P损失率大于同一分解时间下凋落叶干重损失率,总N损失率小于干重损失率,有机C损失率与干重损失率相近。
(3)秋茄凋落叶在淋溶作用下的养分释放将实地分解实验与室内潮水淋溶实验相结合,对不同分解阶段秋茄凋落叶中可溶性有机C等营养物质的淋溶动态及影响因素进行定量研究。实验结果表明,在潮水淋溶作用下,秋茄凋落叶有机C损失率分解前期(0~7天)>分解中期(8~21天)>分解后期(22~35天),凋落叶中N、P损失率分解前期(0~7天)<分解中期(8~21天)<分解后期(22~35天)。淋溶作用对凋落叶中P含量的影响最大,各养分淋溶损失率为P>N>C。分解时间、水温和盐度三者对秋茄凋落叶淋溶过程中养分损失速率均有显著影响,显著程度为分解时间>水温>盐度,三个因素之间存在一定的交互作用。凋落叶养分淋溶损失率随水温的升高而增加;随盐度的升高而减小。结合实地分解实验,对凋落叶分解过程中的有机C淋溶损失进行估算,得出在分解5周后林地内秋茄凋落叶有机C淋溶损失约为初始有机C的14%,占有机C总损失的25%。