珍貴樹種針葉分解對(duì)外源物質(zhì)的響應(yīng)及其機(jī)制的研究.pdf

1、本文采用野外分解袋法來研究外源物質(zhì)(N肥、煙草秸稈)對(duì)7種珍貴樹種針葉分解的影響，分5個(gè)處理水平來施加外源物質(zhì)，即CK(對(duì)照)、N1(2.5gN肥)、N2(5gN肥)、JG1(10g煙草秸稈)、JG2(20g煙草秸稈)處理。首次提出采用氨化、堿化理念促進(jìn)這7種珍貴樹種針葉的分解，探討外源物質(zhì)(N肥、煙草秸稈)對(duì)內(nèi)源物質(zhì)(木質(zhì)素、全N等)含量的影響，進(jìn)而影響針葉分解速率，建立針葉快速分解的機(jī)制；并首次對(duì)應(yīng)用煙草秸稈來實(shí)現(xiàn)促進(jìn)森林凋落物分解

2、的影響進(jìn)行探討，為秸稈的綜合利用開辟一條新途徑。同時(shí)，本文也第一次嘗試用起伏型時(shí)間序列模型來對(duì)針葉分解過程的養(yǎng)分含量動(dòng)態(tài)進(jìn)行模擬，應(yīng)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法及支持向量機(jī)法對(duì)針葉分解率與基質(zhì)質(zhì)量關(guān)系進(jìn)行模擬預(yù)測(cè)，應(yīng)用柯布-道格拉斯生產(chǎn)函數(shù)來建立外源物質(zhì)對(duì)珍貴樹種針葉分解的促進(jìn)機(jī)制并進(jìn)行敏感性分析，模擬及預(yù)測(cè)的效果比較理想。 文章主要對(duì)7種珍貴樹種的5個(gè)不同處理的針葉在13個(gè)月分解過程中的失重規(guī)律、養(yǎng)分動(dòng)態(tài)和針葉分解與基質(zhì)質(zhì)量關(guān)系進(jìn)行探討，初步

3、獲得以下主要結(jié)果和結(jié)論： 1.外源物質(zhì)的添加在一定程度上促進(jìn)了針葉的分解 經(jīng)過13個(gè)月的分解，長苞鐵杉針失重率大小順序?yàn)镴G2>JG1>N2>N1>CK；南方鐵杉針葉失重率大小順序?yàn)镴G2>CK>N1>JG1>N2；南方紅豆杉針葉失重率大小順序?yàn)镴G2>CK>JG1>N2>N1；三尖杉針葉失重率排序?yàn)镃K>JG2>N1>JG1>N2；水杉針葉失重率大小順序?yàn)椋篔G2>N2>JG1>CK>N1；柳杉針葉失重率大小順序?yàn)镴G

4、1>JG2>N2>CK>N1；福建柏針葉失重率大小順序?yàn)镴G2>JG1>CK>N1>N2。從整個(gè)分解過程看，跟對(duì)照針葉相比，基本上煙草秸稈處理的對(duì)針葉的分解促進(jìn)作用相對(duì)比N肥處理的要明顯，但從研究過程的早期分析，N肥處理的在早期對(duì)針葉的分解有顯著的促進(jìn)分解作用。在早期，添加外源N使針葉的C/N等基質(zhì)質(zhì)量發(fā)生變化、影響微生物活性及N礦化速率及硝化速率等，從而影響針葉的分解；在分解后期，木質(zhì)素/N比對(duì)針葉分解影響更為重要，添加煙草秸稈在分解

5、后期與針葉產(chǎn)生木質(zhì)素堿化效應(yīng)從而促進(jìn)其分解。 2.不同樹種針葉基質(zhì)質(zhì)量不一樣是導(dǎo)致相同處理針葉分解率不一樣的主要原因 經(jīng)過13個(gè)月的分解，CK處理的不同樹種針葉分解率排序?yàn)椋喝馍?南方鐵杉>柳杉>水杉>南方紅豆杉>福建柏>長苞鐵杉；N1處理的不同樹種針葉分解率排序?yàn)椋喝馍?柳杉>南方鐵杉>水杉>福建柏>南方紅豆杉>長苞鐵杉；N2處理的不同樹種針葉分解率排序?yàn)椋核?柳杉>三尖杉>南方鐵杉>長苞鐵杉>南方紅豆杉>福建柏

6、；JG1處理的不同樹種針葉分解率排序?yàn)椋毫?水杉>三尖杉>南方鐵杉>福建柏>南方紅豆杉>長苞鐵杉；JG2處理的不同樹種針葉分解率排序?yàn)椋核?南方鐵杉>福建柏>三尖杉>南方紅豆杉>柳杉>長苞鐵杉。結(jié)果表明，不同樹種針葉的分解率是不一樣的，這與各樹種針葉本身的基質(zhì)質(zhì)量有很大的關(guān)系；添加不同水平的外源物質(zhì)對(duì)針葉分解的影響程度各不相同；但不同處理的分解率結(jié)果都表明，長苞鐵杉針葉的分解率都是最低的，這與長苞鐵杉針葉的質(zhì)地有很大關(guān)系。

7、3.除水熱等環(huán)境條件對(duì)針葉分解有重要影響外，其他因素對(duì)針葉分解也起重要作用 從月失重率分析，在分解的不同月份(2008年1月-12月)都出現(xiàn)過月失重率的高峰值，對(duì)大部分樹種和處理而言，5-11月份出現(xiàn)月失重率的高峰值比較多，此時(shí)正值研究區(qū)研究期的高溫多雨天氣，說明分解過程中水熱等環(huán)境條件對(duì)不同樹種針葉的分解有很大程度的影響；但在取樣的不同月份不同樹種、不同處理也出現(xiàn)過月失重率的最低值，說明影響針葉分解的除水熱條件外還有其他影響因

8、子。另外，在分解的第6-9個(gè)月即2008年的5-8月份在分解袋里發(fā)現(xiàn)較大型的土壤動(dòng)物蚯蚓、螞蟻等，很顯然土壤動(dòng)物及微生物對(duì)針葉的分解也相當(dāng)程度的影響。 4.不同處理不同樹種的分解率在分解過程中總體差異顯著 對(duì)不同處理不同樹種的分解率動(dòng)態(tài)進(jìn)行方差分析，結(jié)果表明，不同樹種間、不同外源水平處理間、不同時(shí)間的分解率差異都比較顯著，且不同樹種與處理間、樹種與時(shí)間間、處理與時(shí)間間的交互作用的分解率方差分析差異也顯著，說明不同樹種的分

9、解速率是不一樣的，不同水平的外源物質(zhì)對(duì)針葉分解的影響也是不同而且效果顯著，分解速率隨時(shí)間變化是明顯的，而且不同樹種與處理間、樹種與時(shí)間間、處理與時(shí)間間的交互作用對(duì)針葉的分解影響也是顯著的。分析結(jié)果也進(jìn)一步表明可以利用外源N肥和煙草秸稈來促進(jìn)珍貴樹種針葉分解，對(duì)珍貴樹種針葉物質(zhì)營養(yǎng)循環(huán)、更新利用和珍貴樹種生產(chǎn)力的長期維護(hù)以及煙草秸稈的利用具有一定的實(shí)踐意義。 5.在分解過程中，不同養(yǎng)分含量變化規(guī)律不同，同一元素在不同樹種針葉和不同

10、處理間的含量變化也不一致 對(duì)7種珍貴樹種針葉的5個(gè)不同處理的分解過程的C、N、P、K、Na、Ca、Mg、Zn和Mn和木質(zhì)素進(jìn)行研究分析，分析結(jié)果顯示，不同養(yǎng)分含量、釋放量、凈釋放量、殘留率及凈釋放率在整個(gè)分解過程基本上都呈升-降-升-降的起伏型變化趨勢(shì)。其中，N、Mn經(jīng)過13個(gè)月的分解含量都比初始高，呈富集狀態(tài)，K、Na的含量基本呈持續(xù)下降趨勢(shì)，其他元素在分解過程及經(jīng)過13個(gè)月的分解時(shí)都出現(xiàn)不同程度的釋放和富集。 6.不

11、同針葉的分解率與不同基質(zhì)質(zhì)量指標(biāo)關(guān)系不同，但基本上與N含量呈線性正相關(guān)，與C/N比、木質(zhì)素/N呈線性負(fù)相關(guān) 長苞鐵杉針葉的分解速率與N含量、C/P比、Ca含量呈線性正相關(guān)，與P含量、C/N比、木質(zhì)素/N呈線性負(fù)相關(guān)。南方鐵杉針葉的分解速率與N含量、P含量呈線性正相關(guān)，與C/N比、C/P比、木質(zhì)素/N比和Ca含量呈線性負(fù)相關(guān)。南方紅豆杉針葉的分解速率與N含量、C/P比、木質(zhì)素、Ca含量呈線性正相關(guān)，與C/N比、P含量、木質(zhì)素/N比

12、呈線性負(fù)相關(guān)。三尖杉針葉的分解速率與N含量、木質(zhì)素含量呈線性正相關(guān)，與C/N比、木質(zhì)素/N比呈線性負(fù)相關(guān)。水杉針葉的分解速率與N含量、Ca含量呈線性正相關(guān)，與C/N比、P含量和木質(zhì)素/N比呈線性負(fù)相關(guān)。柳杉針葉分解率與N含量呈非常顯著的線性正相關(guān)，與C/N比呈非常顯著的線性負(fù)相；與N1處理的P含量呈顯著的線性正相關(guān)，與JG2處理的P含量呈非常顯著的線性負(fù)相關(guān)；與JG1處理的C/P呈顯著的線性負(fù)相關(guān)，與JG2處理的C/P呈顯著線性正相關(guān)；

13、與木質(zhì)素含量呈線性正相關(guān)；柳杉針葉分解率與木質(zhì)素/N呈線性負(fù)相關(guān)。福建柏針葉分解速率與N含量、C/P、Ca含量呈線性正相關(guān)，與C/N比、P含量和木質(zhì)素/N比呈線性負(fù)相關(guān)。 對(duì)7種珍貴樹種針葉的分解率(y)與基質(zhì)質(zhì)量(C、N、P、木質(zhì)素、Ca含量)進(jìn)行多元線性回歸分析，分析結(jié)果表明，無論是對(duì)5個(gè)不同處理的7種珍貴樹種針葉的分解率與基質(zhì)質(zhì)量的多元線性回歸還是不分處理對(duì)總體所進(jìn)行的多元線性回歸分析，結(jié)果都表明，所建立的多元線性回歸模型

14、比較理想，相關(guān)系數(shù)較高且線性相關(guān)性都非常顯著(p<0.01)，7種珍貴樹種針葉的分解率都與C和P含量呈負(fù)相關(guān)，與N、木質(zhì)素和Ca含量呈線性正相關(guān)。 CK處理的7種樹種針葉的分解常數(shù)(k)與初始C、N、P、K、Na、Ca和Mg含量呈正相關(guān)，與初始Zn、Mn、木質(zhì)素含量和木質(zhì)素/N、C/N及C/P比呈負(fù)相關(guān)。其中，分解常數(shù)與木質(zhì)素含量呈顯著線性負(fù)相關(guān)(P=0.02201<0.05)，與木質(zhì)素/N比呈非常顯著線性負(fù)相關(guān)(P=0.008

15、6<0.01)。 7.建立的外源物質(zhì)對(duì)珍貴樹種針葉分解的促進(jìn)機(jī)制表明，減少外源N肥的施加量或增加煙草秸稈的施加量都能促進(jìn)針葉的分解 以7個(gè)樹種為總體，應(yīng)用多元線性回歸模型和柯布-道格拉斯生產(chǎn)函數(shù)來建立分解常數(shù)與外源物質(zhì)之間的關(guān)系，即，外源物質(zhì)對(duì)珍貴樹種針葉分解的促進(jìn)機(jī)制，結(jié)果表明，不同樹種針葉分解常數(shù)與外源N呈非常顯著線性負(fù)相關(guān)，與外源煙草秸稈呈非常顯著線性正相關(guān)，即減少外源N肥的施加量或增加煙草秸稈的施加量都能促進(jìn)針葉