凋落叶输入对太子山典型人工林土壤生物生化特性的影响

论文摘要

凋落叶输入可能影响人工林土壤的生物及生化特性,从而对人工林系统生态过程产生重要影响,了解不同类型凋落叶分解特点及其输入对土壤生物生化特性的影响差异是建立林分健康经营方式的基础。因此,本实验以太子山马尾松纯林（Pinus massoniana）、红果冬青纯林（Iiex purpueaHassk）、麻栎纯林（Quercus acutissima）、马尾松与红果冬青混交林（Pinus massoniana+Iiex purpueaHassk）、马尾松与麻栎混交林（Pinus massoniana+Quercus acutissima）5种林地为研究对象,通过原位凋落叶分解实验,结合各类型林地地表凋落物组成特征及控制新鲜凋落叶输入的方法,研究了林地内凋落叶的输入、分解特征以及林地土壤生物及生化特性的变化规律,以期揭示5种林地凋落叶输入及其分解过程对土壤生物生化特性的作用机制。主要结果如下:（1）经过一年的凋落叶收集,马尾松凋落叶年输入量为4238.5±73.8（kg/ha）,红果冬青凋落叶年输入量为1702.5±40.05（kg/ha）,麻栎凋落叶年输入量为4607.9±252.6（kg/ha）,马尾松+红果冬青凋落叶输入量为5666.4±248.9（kg/ha）,马尾松+麻栎凋落叶输入量为3973.2±166.4（kg/ha）。凋落叶年输入量依次为马尾松+红果冬青>麻栎>马尾松>马尾松+麻栎>红果冬青。（2）经过一年的分解,5种处理凋落叶质量损失率表现为红果冬青>麻栎>马尾松+红果冬青>马尾松+麻栎>马尾松。经Olson指数衰减模型拟合得到马尾松95%分解时间和半分解时间分别为11.06年和2.59年;红果冬青95%分解时间和半分解时间分别为5.78年和1.27年;麻栎95%分解时间和半分解时间分别为7.93年和1.77年;马尾松+红果冬青95%分解时间和半分解时间分别为8.23年和1.86年,马尾松+麻栎95%分解时间和半分解时间分别为10.90年和2.44年。马尾松+红果冬青混交促进了凋落叶的分解,马尾松+麻栎混交对凋落叶分解速率无显著影响。（3）分解过程中,5种处理凋落叶碳浓度、钾浓度逐渐降低,氮浓度先上升后下降;凋落叶碳元素、钾元素呈净释放状态,除红果冬青外其他四种处理凋落叶氮元素先富集后释放状;凋落叶C/N值先降低后上升,C/P值整体表现为逐渐降低,N/P值在分解过程中无显著变化规律。与预测值相比,马尾松+红果冬青混交促进了凋落叶的分解速率以及碳元素、磷元素和钾元素的释放;马尾松+麻栎混交分解初期对凋落叶分解速率无显著影响,分解后期对麻栎的分解速率产生了微弱的抑制作用。（4）相对于凋落叶去除土壤而言,凋落叶输入土壤的pH、有机碳、全氮、全钾、碱解氮、速效钾等含量相对较高,土壤全磷、速效磷含量无显著差异;土壤脲酶（红果冬青纯林除外）、蔗糖酶、纤维素酶活性相对较高,磷酸酶活性相对较低,过氧化物酶活性影响不显著;土壤C/N、C/P、N/P受凋落叶输入的影响规律不显著;土壤MBC含量、MBN含量显著增加（除红果冬青纯林外）,土壤MBC/MBN对凋落叶输入没有一定响应机制;凋落叶输入土壤革兰氏阳性菌、真菌和从植菌根真菌含量相对较高,而真核生物和放线菌含量相对较低。（5）马尾松纯林中土壤全磷、全钾、蔗糖酶、过氧化物酶、脲酶,红果冬青纯林中土壤pH、纤维素酶、磷酸酶、过氧化物酶、MBN含量,麻栎纯林中土壤有机碳、全氮、全钾、碱解氮、纤维素酶、过氧化物酶、脲酶,马尾松+红果冬青混交林中土壤pH、有机碳、全氮、碱解氮、纤维素酶、MNC含量,马尾松+麻栎混交中土壤全钾、碱解氮、速效钾、纤维素酶活性、磷酸酶活性、过氧化物酶活性、MBC含量皆与凋落叶碳、氮、磷、钾养分输入量呈正相关关系。此外,本试验研究的5种林地土壤生物生化特性与凋落叶分解过程养分浓度相关性受林地种类影响较大,差异明显。由此看来,凋落叶的输入能有效提高林地土壤养分含量,土壤生物生化特性与凋落叶养分输入量间存在一定的正相关关系,凋落叶与土壤生物生化特性是相互影响的有机统一体。此外本试验选取的5种林地初始地力、凋落物现存量差异较大,这些对凋落物分解速率及林地养分循环状况产生的影响存在较大差异,相关问题及机制有待进一步深入研究。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1.前言
•   1.1 研究背景
•   1.2 国内外研究进展
•     1.2.1 土壤生化特性的作用
•     1.2.2 凋落叶输入对土壤生化特性的影响
•     1.2.3 凋落物输入方式对土壤生化特性的影响
•   1.3 研究目标与内容
•     1.3.1 研究目标
•     1.3.2 研究内容
• 2 研究方法
•   2.1 研究区域概况
•   2.2 样地选择与样品布置
•   2.3 技术路线
•   2.4 样品采集与处理
•   2.5 样品测量与分析
•     2.5.1 样品测量
•     2.5.2 计算与统计分析
• 3.研究结果
•   3.1 凋落叶输入及分解特征
•     3.1.1 凋落叶输入量
•     3.1.2 凋落叶分解过程平均温度
•     3.1.3 凋落叶分解过程质量变化
•     3.1.4 凋落叶分解过程养分的变化
•     3.1.5 分解过程凋落叶化学计量比的变化
•   3.2 混交对凋落叶分解的影响
•     3.2.1 混交对凋落叶质量残留率的影响
•     3.2.2 混交对凋落叶元素的影响
•   3.3 凋落叶输入对土壤生化特性的影响
•     3.3.1 凋落叶输入对土壤理化性质的影响
•     3.3.2 凋落叶输入对土壤化学计量比的影响
•     3.3.3 凋落叶输入对土壤酶活性的影响
•     3.3.4 凋落叶输入对土壤微生物的影响
•   3.4 相关性分析
•     3.4.1 马尾松林地土壤生化特性与凋落叶输入相关性
•     3.4.2 红果冬青林地土壤生化特性与凋落叶输入相关性
•     3.4.3 麻栎林地土壤生化特性与凋落叶输入相关性
•     3.4.4 马尾松+红果冬青林地土壤生物生化特性与凋落叶输入相关性
•     3.4.5 马尾松+麻栎林地土壤生物生化特性与凋落叶输入相关性
• 4.讨论
•   4.1 凋落叶分解特征
•   4.2 凋落叶输入对土壤生物生化特性的影响
•   4.3 土壤生物生化特性对不同林地类型凋落叶输入的响应差异
• 5 结论与展望
•   5.1 结论
•   5.2 展望
• 参考文献
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 李怡然

导师: 王鹏程

关键词: 凋落叶,土壤养分,土壤酶活性,土壤微生物

来源: 华中农业大学

年度: 2019

分类: 基础科学,农业科技

专业: 自然地理学和测绘学,农业基础科学,林业

单位: 华中农业大学

基金: 科技部重点研发项目(2017YFD0600304)

分类号: S714

DOI: 10.27158/d.cnki.ghznu.2019.000243

总页数: 107

文件大小: 6923K

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