華西雨屏區(qū)幾種植被恢復模式凋落物的生態(tài)功能研究.pdf

1、凋落物分解是森林生態(tài)系統(tǒng)最為關鍵的生態(tài)過程之一，對森林的生物地球化學循環(huán)起著重要的作用。凋落物是植被—土壤之間的聯(lián)系紐帶，同時，凋落物也能通過分解過程改善森林生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)功能。華西雨屏區(qū)是為我國降雨量最豐富的區(qū)域之一，也是四川省實施退耕還林的重點區(qū)域，在退耕還林后形成了大面積的人工林。本文以位于華西雨屏區(qū)(洪雅縣柳江鎮(zhèn))的5種植被恢復模式(慈竹林、光皮樺林、苦竹+光皮樺混交林、苦竹林、撐綠雜交竹林)為研究對象，針對其凋落物的特征及生態(tài)

2、功能進行了研究。以期為該區(qū)域人工林的生物地球化學循環(huán)研究提供必要的基礎數(shù)據(jù)，并從凋落物的生態(tài)功能的角度評價該區(qū)域退耕還林地的生態(tài)效益。主要研究內(nèi)容包括幾種植被恢復模式凋落物的凋落動態(tài)和分解動態(tài)，凋落物及表層土壤的水源涵養(yǎng)功能，凋落物對土壤理化性質(zhì)、土壤微生物生物量和土壤酶活性、土壤碳庫、土壤呼吸的影響等。主要研究結(jié)果如下： 在幾種植被恢復模式中，凋落物蓄積量和年凋落量的大小順序均為撐綠雜交竹林>苦竹+光皮樺混交林>苦竹林>慈竹林

3、>光皮樺林。光皮樺林凋落量月動態(tài)為單峰曲線，9月凋落量占年凋落量的48％。幾種竹林的凋落量在5月最大，其后趨于平穩(wěn)。凋落量主要還受自身生物節(jié)律的支配，與氣溫和降雨量沒有明顯的相關關系。 運用凋落袋法研究了幾種植被恢復模式凋落物的分解動態(tài)。結(jié)果表明，光皮樺林的分解速率最快；竹林分解速率的大小關系為：慈竹林>苦竹林>雜交竹林。幾種林地凋落物在經(jīng)過330d的分解后，質(zhì)量損失率均沒有超過50％，光皮樺林達到了46.2％，而雜交竹林僅為3

4、0.6％。凋落物質(zhì)量損失率與降雨量有明顯的回歸關系。幾種林地凋落物的分解動態(tài)符合Olson模型，根據(jù)模型推算出幾種植被恢復模式凋落物分解95％所需時間在4～7a之間。光皮樺林和混交林的分解速率較快，可能是其凋落物中初始N濃度較高和初始C/N較小所致。幾種林地凋落物C在分解40d后基本都表現(xiàn)為凈釋放。不同林地凋落物的N濃度變化幾乎均呈現(xiàn)出淋溶—累積—釋放的規(guī)律。凋落物的P、Ca濃度波動都較小，而K、Mg濃度在系統(tǒng)中的流動性大。作為凋落物分

5、解的預測指標，C/N優(yōu)于木質(zhì)素/N。 對凋落物及表層土壤的水源涵養(yǎng)功能的研究結(jié)果表明：葉凋落物持水量的大小關系為：慈竹林>混交林>苦竹林>雜交竹林，光皮樺林的持水量介于慈竹林和混交林之間。幾種葉凋落物持水量與浸泡時間的關系符合指數(shù)函數(shù)的模型，持水速率與浸泡時間的關系符合冪函數(shù)的模型。 通過野外原位實驗和室內(nèi)模擬實驗相結(jié)合的方法，系統(tǒng)研究了凋落物對土壤理化性質(zhì)、微生物生物量和土壤酶活性以及碳庫的影響，野外實驗采用凋落袋法，

6、室內(nèi)試驗控制光照、溫度、濕度等環(huán)境因子。研究結(jié)果表明，土壤的水分—物理性質(zhì)的變化較小，可能原因是實驗周期較短。5種林地土壤的pH值范圍在4.12～5.42之間。3種竹林凋落物分解會造成pH值的降低，但并沒有表現(xiàn)出隨凋落袋放置時間(分解時間)加長，而pH值變化增大的趨勢?？傮w而言，凋落物會提高土壤全N含量。NO3--N、NH4+-N、堿解N和水溶性N等有效態(tài)N是影響植物生長發(fā)育的關鍵因子。研究表明，野外實驗和室內(nèi)實驗均證明了凋落物會增加土

7、壤堿解N和水溶性N含量，因此，在研究區(qū)域，堿解N和水溶性N可能是更好地研究林地凋落物對土壤有效N影響的指標。凋落物分解會增加幾種林地的土壤有效P含量。野外實驗和室內(nèi)實驗均表明，慈竹林、光皮樺林、混交林和苦竹林的凋落物對土壤速效K含量有正效應。 凋落物的存在均會增加幾種林地土壤微生物生物量碳(MBC)、土壤微生物生物量氮(MBN)和土壤酶活性。光皮樺林和混交林凋落物的C/N較小，分解速率較大，故凋落物對土壤微生物生物量影響也大。幾

8、種竹林凋落物對土壤酶活性的影響較大，在華西雨屏區(qū)的幾種竹林中，凋落物對土壤蔗糖酶、過氧化氫酶、多酚氧化酶、脲酶活性的影響大小與凋落物的分解速率基本一致；而纖維素酶和酸性磷酸酶的活性同凋落物分解速率沒有很好地吻合。 竹林的有機碳總量和易氧化碳含量均高于光皮樺林和混交林。室內(nèi)培養(yǎng)實驗結(jié)果表明，添加凋落物會增加土壤有機碳、易氧化碳、水溶性碳和溶解性碳。將不同林地凋落物對土壤碳庫的影響程度進行比較，混交林優(yōu)于其它幾種林地。 采用

9、動態(tài)密閉氣室紅外CO2分析法(IRGA)對幾種植被恢復模式凋落物對土壤呼吸的影響進行了研究。結(jié)果表明，5種林地的土壤呼吸速率的日變化均表現(xiàn)為單峰曲線，在8:00-10:00的土壤呼吸速率最低，在14:00-16:00達到最大。5種林地土壤呼吸速率的觀測值均在8月最大，到10月中旬急劇下降。從7月開始，5種林地均表現(xiàn)為凋落物增加了土壤呼吸速率。慈竹林凋落物對土壤呼吸的貢獻最大，而苦竹林和雜交竹林凋落物的貢獻較小。土壤呼吸與地表溫度的關系基