论文部分内容阅读
粗木质残体(CWD)通常包括直径大于2.5 cm的枯立木、倒地尚未分解和处于分解中的树干、大树枝及其树桩和粗根。倒木、枯立木交错横生,枯枝落叶层深厚肥沃,为腐生、兼性寄生等不同生态习性的种群提供了优越的生长发育条件。粗死木质残体是森林生态系统中重要的结构性和功能性组成要素,它通过其物理的和生物的作用影响系统内外相关的生物和非生物过程,在保持森林生态系统的完整性方面扮演着重要的角色。(1)本研究中,对灵石山常绿次生林中粗木质物残体的组成种类(枯立木、倒木、根桩和大枝)、碳储量对海拔的响应进行了研究。结果表明:在187m海拔次生林中,由于人为干扰严重,无倒木类型。从低海拔187m到高海拔842m次生林,最大贮量为104.10 t·hm-2,最小贮量为7.41 t·hm-2,最小贮量与于武夷山甜楮林相当,最大贮量略高于哀牢山的常绿阔叶林及鼎湖山季风常绿阔叶林,这与所属地域、森林类型、气候带等有关。随着海拔的变化粗死木质物残体的贮量先是呈上升趋势,到362m海拔次生林出现高峰,而后粗死木质物残体的贮量开始显著的下降,到达442m海拔次生林时又呈缓慢下降趋势。(2)过去在进行全球森林凋落物碳储量估测时,由于没有包括CWD,从而低估了全球森林凋落物的碳储量。本研究中灵石山常绿次生林粗木质残体碳贮量远低于世界森林CWD碳储量的平均值,这与该地气候温暖湿润而有利于促进粗木质残体的分解有关。碳储量随海拔变化的趋势基本与粗死木贮量的变化趋势一致,倒木的碳储量随海拔变化的趋势可以表征不同类型粗死木质物残体总碳储量对海拔高度的响应的变化趋势。(3)采用网袋法,对不同分解等级的粗木质残体、不同径级的粗木质残体、凋落物的分解进行1 a的动态观测研究,同时对它们的重量变化过程进行定量化,建立动态模型分析其动态特征并进行半衰期预测。结果表明,在分解中发现,对于不同处理的粗木质残体和凋落物,在分解90-152d内处于分解高峰期。处于不同分解等级I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ的粗木质残体的年残留比重分别为47.90%、58.68%、33.47%、60.50%和71.37%。不同分解等级的粗木质残体分解的失重率排序为:Ⅲ>Ⅰ>Ⅱ>Ⅳ>Ⅴ。5种分解等级粗木质残体分解95%所需时间(分解周期)分别为3.499a、4.637a、2.348a、6.774a、9.769a,分解周期大小顺序为:Ⅴ>Ⅳ>Ⅱ>Ⅰ>Ⅲ,分解速率为:Ⅲ>Ⅰ>Ⅱ>Ⅳ>Ⅴ,这说明粗木质残体在分解的过程中,从分解等级Ⅰ到分解等级Ⅱ,分解速率有所下降,到分解等级Ⅲ,分解速率大幅度提高,从分解等级Ⅲ到分解等级Ⅳ,分解速率急速下降,也低于分解等级Ⅱ的分解速率,到分解等级Ⅴ,粗木质残体的分解速率是最缓慢的。试验设置接地面积大致相同,不同径级的粗木质残体分解情况也不尽相同。径级1(5-10cm)、径级2(10-20cm)、径级3(20-30cm)粗木质残体年分解率分别为24.13%、20.17%和28.10%。3种径级粗木质残体分解的年失重率排序为:径级3>径级1>径级2。不同径级的粗木质残体分解95%所需时间(分解周期)分别为11.662a、12.027a、7.412a,分解周期大小顺序:径级2>径级1>径级3,分解速率为:径级3>径级1>径级2。在实验中发现,径级1和径级2的分解指数k值很接近,说明该地区的粗木质残体在径级范围5-20cm中,分解速率与径级大小没有显著关系,但径级超过20cm的粗木质残体,随着径级的增加,k值也增加,在已假设每个径级的粗木质残体的接地面积大致相同的情况下,可以认为粗木质残体在分解过程中,当超过一定的径级时(>20cm),径级越大,分解的速率越大,分解速率与其直径成负相关关系。在分解过程中,凋落叶、凋落枝的分解情况也不相同。凋落枝、凋落叶的年失重率为34.60%和45.12%,叶大于枝,凋落物分解95%的周转期,凋落枝需要6.167a,凋落叶需要5.842a,分解周期大小顺序:凋落枝>凋落叶,分解速率为:凋落叶>凋落枝,说明凋落物分解过程中,叶的分解速率大于枝的分解速率。(4)对粗木质残体、凋落物在分解过程中6种主要养分元素的含量、释放量等规律进行了研究,结果表明:在分解初期,不同分解等级粗木质残体6种主要元素的总含量分别为592.409 g.kg-1、561.550 g.kg-1、509.273 g.kg-1、504.270 g.kg-1、477.146 g.kg-1,经过一年的分解释放、降水淋溶和活有机体的分解释放或富集之后,分别剩下288.300 g.kg-1、275.015 g.kg-1、274.647 g.kg-1、268.075 g.kg-1、239.124 g.kg-1。主要元素丢失比例分别为51.33%、51.03%、46.07%、46.81%、49.88%。不同分解等级粗木质残体中6种主要元素含量的大小顺序为:等级Ⅰ,有机碳> K > Ca> Mg> N> P;等级Ⅱ,有机碳> N > Ca > Mg> K> P;等级Ⅲ,有机碳> K > Ca > N> Mg> P;等级Ⅳ,有机碳> N> Ca > K> Mg > P;等级Ⅴ,有机碳> N> K> Ca > Mg> P。经过一年的分解后,6中主要元素的含量的大小顺序为:等级Ⅰ,有机碳> N> K> Ca> Mg > P;等级Ⅱ,有机碳> N> K>Ca > Mg> P;等级Ⅲ,有机碳> N> K > Ca > Mg > P;等级Ⅳ,有机碳> N> Ca> K> Mg> P;等级Ⅴ,有机碳> N> K> Ca> Mg> P。在分解初期,不同径级粗木质残体6种主要元素的含量分别为629.660 g.kg-1、756.572 g.kg-1、764.344 g.kg-1,经过一年的分解后,分别剩下321.911 g.kg-1、327.507 g.kg-1、321.173 g.kg-1。主要元素丢失比例分别为48.88 %、56.71 %、57.98%。在投放初期,不同径级的粗木质残体中6中主要元素的含量的大小顺序为:径级1,有机碳> K> Ca> Mg > N > P;径级2,有机碳> K> Mg > Ca> N>P;径级3,有机碳> K > Mg >Ca> N> P。一年后,6中主要元素的含量的大小顺序为:径级1,有机碳> K > N > Ca> Mg> P;径级2,有机碳> N> K>Ca > Mg> P;径级3,有机碳> K> N> Ca> Mg> P。在分解初期,凋落枝、叶中6种主要元素的总含量分别为486.249g.kg-1、555.382 g.kg-1,经过一年的分解,分别剩下228.743 g.kg-1、279.485 g.kg-1。主要元素丢失比例分别为52.96%、49.68 %。在投放初期,凋落枝中6中主要元素的含量的大小顺序为:有机碳> N > K> Ca> Mg >P;凋落叶中6中主要元素的含量的大小顺序为:有机碳> N>K> Ca > Mg> P。一年后,凋落枝中6中主要元素的含量的大小顺序为:有机碳> N> Ca>K > P> Mg;凋落叶中6中主要元素的含量的大小顺序为:有机碳> N> Ca > K > P> Mg。