杉木連栽地輪栽柳杉和閩楠后養(yǎng)分及鋁分布與遷移動(dòng)態(tài).pdf

1、杉木在我國用材林生產(chǎn)歷史上占有重要地位,但杉木多代連栽引起生產(chǎn)力下降和地力衰退現(xiàn)象在南方山區(qū)普遍存在。本研究選擇了位于杉木中心產(chǎn)區(qū)的福建省南平市西芹鎮(zhèn)兩芹林場中近30年的三代杉木林,以及二代杉木林砍伐后與杉木林同時(shí)種植的柳杉林和閩楠林作為研究的試驗(yàn)地。從杉木多代連栽地長期輪栽柳杉和閩楠后不同林分群落結(jié)構(gòu)、生物量分配及生產(chǎn)力、土壤肥力、凋落物現(xiàn)存量及凋落物歸還量、養(yǎng)分及鋁的現(xiàn)存量和歸還量、凋落物分解速率、養(yǎng)分及鋁釋放特點(diǎn)、養(yǎng)分及鋁的空間分

2、布及生物循環(huán)過程等角度進(jìn)行系統(tǒng)深入的比較研究,結(jié)果如下：
　　 ⑴杉木連栽地輪栽柳杉和閩楠后,三種林分灌木層物種多樣性最豐富的是柳杉林,其次是杉木林,最少的是閩楠林；杉木林和柳杉林林下植被的物種豐富度大于閩楠林。草本層植物的種類和數(shù)量的大小順序是杉木林>柳杉林>閩楠林,柳杉林和杉木林的林下植被豐富,而閩楠林的林下植被則發(fā)育不良。
　　 ⑵單株平均木生物量、林分喬木層及林分生物量總量都是柳杉林>閩楠林>杉木林。三種林分喬木

3、層生物量都占生態(tài)系統(tǒng)生物量的絕對(duì)量,達(dá)90％以上。林分的凈生長量是閩楠林>柳杉林>杉木林,喬木層的凈生長量亦是閩楠>柳杉>杉木,這對(duì)于以收獲干材為目的的人工用材林經(jīng)營是非常有利的。
　　 ⑶杉木連栽地輪栽柳杉和閩楠后,表層和中層土壤的總孔隙度、非毛管孔隙度、土壤通氣度、非毛管孔隙度與毛管孔隙度的比值都較杉木三代林的增大,土壤的最大持水量、最小持水量、毛管持水量是閩楠林>柳杉林>杉木林,>0.25 mm水穩(wěn)性團(tuán)聚體、>1mm水穩(wěn)性

4、團(tuán)粒的數(shù)量是閩楠林>柳杉林>杉木林,土壤結(jié)構(gòu)體破壞率是杉木林>柳杉林>閩楠林。說明輪栽改善了土壤孔隙的質(zhì)量和土壤結(jié)構(gòu),協(xié)調(diào)了土壤的水氣矛盾。土壤營養(yǎng)元素在不同土層中變化各不相同,在不同的土層會(huì)有波動(dòng),變化相當(dāng)復(fù)雜。杉木連栽地輪栽柳杉和閩楠后,土壤的HA／FA、交換性鹽基離子總量都增大,膠體的品質(zhì)得到改善。表層土壤交換性酸量呈現(xiàn)出閩楠林>柳杉林>杉木林,但中下層土壤則呈現(xiàn)出杉木林>柳杉林>閩楠林,說明輪栽能夠減少中下層土壤的潛性酸量。輪栽

5、后雖然在0-60 cm土層中土壤全鋁含量的平均值和活性鋁總量平均值呈現(xiàn)出閩楠林>柳杉林>杉木林,但生物毒性較大的交換性鋁和單聚體羥基鋁占活性鋁的百分率則是杉木林>柳杉林>閩楠林,說明輪栽降低了鋁的危害。
　　 ⑷三種林分凋落物現(xiàn)存量(包括樹上的枯枝枯葉)是柳杉林(8.72 kg／hm2)大于閩楠林(7.10 kg／hm2)和杉木林(7.18 kg／hm2),三種林分都表現(xiàn)出未分解層的凋落物量大于分解層的凋落物量,杉木林和柳杉林的

6、樹上枯枝枯葉量大于閩楠林,說明杉木和柳杉凋落物具有較強(qiáng)的宿存性和滯后性。凋落物C現(xiàn)存總量是柳杉林>杉木林>閩楠林,凋落物鋁現(xiàn)存總量是閩楠林(66.82 kg／hm2)>柳杉林(49.85 kg／hm2)>杉木林(22.45 kg／hm2),營養(yǎng)元素現(xiàn)存總量是柳杉林(236.42 kg／hm2)>閩楠林(224.37 kg／hm2)>杉木林(164.33kg／hm2)。
　　 ⑸柳杉林和閩楠林年凋落物總量分別是杉木林的2.18倍和

7、1.56倍。杉木林、柳杉林和閩楠林凋落物的歸還節(jié)律不同,杉木林只有一個(gè)明顯的主峰(8月份),屬單峰型:柳杉林則出現(xiàn)了兩個(gè)明顯的主峰(5月份和8月份),屬艤峰型；閩楠林亦只有一個(gè)明顯主峰(4月份),屬單峰型。林分通過凋落物形式歸還給林地的營養(yǎng)元素的年歸還量由大到小的順序是柳杉林(274.37 kg／hm2)>閩楠林(138.84 kg／hm2)>杉木林(104.75 kg／hm2)。C和Al的年歸還總量是柳杉林>閩楠林>杉木林和柳杉林>杉

8、木林>閩楠林。杉木林凋落葉中C、N、P、K、Ca、Mg、Fe、Mn、Cu、Zn及Al素歸還高峰出現(xiàn)在8月份,閩楠凋落葉中各元素的歸還高峰出現(xiàn)在4月份,柳杉凋落葉中各元素的歸還高峰出現(xiàn)在5月份和8月份。凋落枝中的C、N、P、K、Ca、Mg、Fe、Mn、Cu、zn及Al素歸還暈?zāi)Ｐ团c凋落枝歸還模式相同,杉木凋落枝各元素的門還的高峰在8月份,柳杉凋落枝各元素的歸還高峰在5月份,閩楠凋落枝中各元素的門還高峰是在8月份。
　　 ⑹通過1

9、a的凋落物分解試驗(yàn),結(jié)果表明,6種凋落物分解速率的由大到小的順序?yàn)樯寄救~>柳杉葉>閩楠葉>杉木枝>閩楠枝>柳杉枝。經(jīng)過1a的分解實(shí)驗(yàn),閩楠枝的C含量出現(xiàn)富集,柳杉枝則與開始時(shí)的含量基本一致,杉木葉、杉木枝、閩楠葉、柳杉葉則呈現(xiàn)下降。三種凋落葉和閩楠枝的N都出現(xiàn)富集,杉木枝和柳杉枝則下降。P素濃度在杉木葉、杉木枝、閩楠葉、柳杉葉出現(xiàn)富集,柳杉枝和閩楠枝則下降。K素濃度只有柳杉葉的濃度增加,其余的凋落物都出現(xiàn)下降。6種凋落物中Mg含量均下降

10、。閩楠枝Ca呈現(xiàn)富集,其余5種凋落物的Ca濃度均出現(xiàn)下降。微量營養(yǎng)元素除閩楠葉中的Mn含暈呈現(xiàn)下降外,其余微量營養(yǎng)元素在6種凋落物中均增加。經(jīng)過1a的分解,Al的濃度在6種凋落物中均增加。
　　 ⑺凋落物經(jīng)過1a的分解后,6種凋落物中C的殘留率是閩楠枝>柳杉枝>杉木枝>杉木葉>閩楠葉>柳杉葉,均表現(xiàn)出凈釋放。除了柳杉葉中的K素殘留率最后回到原來水平外,其余凋落物中的大量營養(yǎng)元素都表現(xiàn)出凈釋放。Fe、Cu、Zn在分解過程中殘留量的

11、變化較為復(fù)雜,而Mn的變化幅度則較為平緩。6種凋落物中的鋁經(jīng)過1 a的分解后均出現(xiàn)富集。
　　 ⑻C的年釋放量是閩楠林最大,杉木林和柳杉林比較接近。閩楠林和柳杉林營養(yǎng)元素的年釋放量分別比杉木林每年多歸還了467819.64 g／hm2、20537.87 g／hm2的營養(yǎng)元素。閩楠林大量營養(yǎng)元素的年歸還量分別是柳杉林和杉木林的1.67倍、1.74倍。大量營養(yǎng)元素的年釋放量在三種林分中都旱現(xiàn)出Ca>N>K>Mg>P。除了閩楠葉的微量

12、營養(yǎng)元素年歸還總量表現(xiàn)為釋放外,其余凋落物中的微量營養(yǎng)元素都表現(xiàn)出富集,微量營養(yǎng)元素的年富集量是柳杉林>杉木林。Al在三種林分的凋落枝和凋落葉中都呈現(xiàn)出了富集。且是柳杉林>杉木林>閩楠林。
　　 ⑼大量營養(yǎng)元素在各結(jié)構(gòu)層中的含量變幅都是閩楠林最小,而微量營養(yǎng)元素則是閩楠林變幅最大。各元素的貯量在杉木林和柳杉林中的大小順序都是Al>Fe>K>C>Mg>Ca>N>P>Mn>Zn>Cu,在閩楠林中是Fe>Al>K>C>Ca>Mg>N>

13、Mn>P>Zn>Cu。C總貯量是柳杉林>閩楠林>杉木林,柳杉林和閩楠林生態(tài)系統(tǒng)的C貯量分別比杉木林生態(tài)系統(tǒng)的C貯量增加了33967.55 kg／hm2、27181.42 kg／hm2。生態(tài)系統(tǒng)Al總貯量是閩楠林>柳杉林>杉木林,閩楠林和柳杉林分別比杉木林生態(tài)系統(tǒng)的Al貯量增加了157465.07 kg／hm2、80807.86 kg／hm2。杉木林生態(tài)系統(tǒng)各結(jié)構(gòu)層鋁貯量由大到小的順序是土壤層>枯枝落葉>喬木層>灌木層>草本層,柳杉林和閩

14、楠林是土壤層>枯枝落葉>喬小層>草本層>灌木層。三種生態(tài)系統(tǒng)中Al的貯量都集中分布在土壤層中,且是閩楠林>柳杉林>杉木林,分別占生態(tài)系統(tǒng)中Al總貯量的99.79％、99.99％、99.99％,土壤是Al的巨大的貯存庫,土壤中的Al極少轉(zhuǎn)移至植物體中。生態(tài)系統(tǒng)營養(yǎng)元素總貯量是閩楠林>柳杉林>杉木林,與杉木林相比分別增加了483955.20 kg／hm2和245339.01 kg／hm2。在杉木林和柳杉林生態(tài)系統(tǒng)中各結(jié)構(gòu)層營養(yǎng)元素貯量的大小

15、順序是土壤層>喬木層>枯枝落葉>灌木層>草本層,在閩楠林是土壤層>喬木層>枯枝落葉>草本層>灌木層。二種生態(tài)系統(tǒng)中的營養(yǎng)元素都呈現(xiàn)出土壤層的貯量高于其它各層貯量的總和,因此,土壤才是養(yǎng)分的巨大儲(chǔ)藏庫。
　　 ⑽喬木層中各營養(yǎng)元素在杉木林中貯量由大到小的順序是N>Ca>K>Fe>Mg>P>Mn>Zn>Cu,在柳杉林是N>Ca>K>Mg>P>Fe>Zn>Mn>Cu,在閩楠林是N>Ca>K>P>Mg>Mn>Fe>Zn>Cu。三種林分對(duì)

16、營養(yǎng)元素的富集規(guī)律明顯不同,但都表現(xiàn)出對(duì)N、Ca、K的富集作用強(qiáng)。
　　 ⑾喬木層C、鋁和營養(yǎng)元素的積累速率都是閩楠>柳杉>杉木,營養(yǎng)元素的年總歸還量是柳杉林>閩楠林>杉木林,C的年總歸還量是柳杉林>閩楠林>杉木林,柳杉林和閩楠林分別比杉木林增加了1187.97 kg／(hm2·a)、868.64 kg／(hm2·a)。鋁總歸還量是柳杉林>杉木林>閩楠林。柳杉林和閩楠林營養(yǎng)元素的總吸收量分別是杉木林的1.46倍和1.43倍,閩楠

17、林和柳杉林差異不明顯。三種人工林生態(tài)系統(tǒng)營養(yǎng)元素總的循環(huán)系數(shù)是柳杉林>杉木林>閩楠林,柳杉林養(yǎng)分的循環(huán)強(qiáng)度最大,閩楠林的最小,杉木林居中。
　　 ⑿C的歸還／吸收的總循環(huán)系數(shù)卻是杉木林>柳杉林>閩楠林,杉木林和柳杉林差異不明顯,說明閩楠林C的吸收與歸還之間較杉木林和柳杉林難于達(dá)到平衡。鋁的總循環(huán)系數(shù)是柳杉林>杉木林>閩楠林。說明柳杉林易于達(dá)到鋁的歸還與吸收的平衡,而閩楠林最不易達(dá)到平衡,鋁的循環(huán)強(qiáng)度最小。
　　 ⒀杉木每

18、生產(chǎn)1 t干物質(zhì)平均需要的營養(yǎng)元素量為8.99 kg／t,柳杉平均需要10.77kg／t,閩楠平均需要13.39 kg／t,說明杉木對(duì)營養(yǎng)元素的利用效率高于柳杉和閩楠樹種。閩楠每生產(chǎn)1 t干物質(zhì)平均需要C量441.40 kg／t、柳杉平均需要464.40 kg／t,杉木平均需要473.41 kg／t,C的利用效率是閩楠>柳杉>杉木。杉木每生產(chǎn)1 t的干物質(zhì)平均需要鋁0.12kg／t,柳杉平均需要0.11 kg／t,閩楠平均需要0.12