常綠闊葉林退化過程中土壤的養(yǎng)分庫動態(tài)及植物的養(yǎng)分利用策略.pdf

1、常綠闊葉林是亞熱帶地區(qū)的地帶性植被，但長期的人類干擾導致這類森林日益減少，替而代之的是大面積處于不同退化程度的次生林、灌叢、灌草叢和人工林等。本論文針對常綠闊葉林退化的歷史根源和現(xiàn)實特點，以土壤氮磷養(yǎng)分庫變化，以及土壤氮素的礦化/硝化特征為著眼點，重點分析了常綠闊葉林退化過程中地上植被養(yǎng)分歸還特征與土壤養(yǎng)分動態(tài)的關系，探索土壤養(yǎng)分庫變化的成因，診斷土壤養(yǎng)分庫變化對植物生長的限制作用，在此基礎上，揭示常綠闊葉林及其退化群落主要優(yōu)勢種類的養(yǎng)

2、分利用策略，旨在發(fā)現(xiàn)常綠闊葉林退化對植物-土壤系統(tǒng)養(yǎng)分動態(tài)的相互影響機制，既為全球變化(尤其是土地利用變化)背景下，常綠闊葉林的生物地球化學循環(huán)響應機制研究提供參考，也為保護和恢復常綠闊葉林提供理論基礎。 本文借助空間代替時間法，通過對該地區(qū)常綠闊葉林退化過程中土壤養(yǎng)分庫動態(tài)和植物養(yǎng)分利用策略的調(diào)查與分析，初步獲得以下主要結(jié)果和結(jié)論： 1.常綠闊葉林退化導致了土壤碳庫和養(yǎng)分庫的衰減 通過對常綠闊葉林各退化類型土壤碳

3、庫和養(yǎng)分庫的比較表明：土壤有機碳庫和氮磷養(yǎng)分庫含量從大到小依次為，成熟常綠闊葉林、次生林、灌叢、灌草叢和人工林，而土壤無機氮庫則沒有遵從以上順序。統(tǒng)計顯示，常綠闊葉林退化不僅導致土壤有機碳庫含量的顯著下降，也使得土壤氮磷養(yǎng)分庫含量顯著下降。對有機碳庫(-37.71％)、氮庫(-48.39％)和磷庫(-35.17％)削減效應最大的退化類型為成熟常綠闊葉林退化為次生林，其余退化類型也都不同程度的導致了土壤有機碳庫和氮磷養(yǎng)分庫含量的下降，唯一

4、特別的是，在次生林退化為灌叢時土壤氮庫含量有所增加(+1.31％)，以及灌叢退化為灌草叢時土壤磷庫含量有所增加(+4.56％)。 2.退化植被類型間接控制著土壤氮素的礦化/硝化速率，加速了氮素外流 在不同退化類型中，氮素年氨化速率從高到低依次為：灌叢、成熟常綠闊葉林、灌草叢、次生常綠闊葉林、人工林和次生針葉林。土壤年硝化速率在不同退化類型中從高到低依次為：成熟常綠闊葉林、人工林、次生常綠闊葉林、次生針葉林、灌草叢和灌叢。

5、土壤氮素年礦化速率在各類型間的大小順序和氨化速率的分布格局完全一致。將人工林群落與其比鄰的自然群落進行對照比較后發(fā)現(xiàn)，栽植人工林導致了土壤氮素氨化速率和礦化速率的顯著降低，造成了土壤氮素硝化速率的顯著升高(P＜0.001)。 3.凋落物質(zhì)量下降是導致土壤養(yǎng)分庫衰減的主要原因之一 常綠闊葉林退化過程顯著降低了凋落物的年凋落量，從成熟常綠闊葉林的13.24thm-2下降到人工林群落的4.15thm-2。凋落物氮含量在成熟群落

6、至灌叢階段顯著下降，相反，人工林凋落物的氮含量發(fā)生了顯著的升高；凋落物磷含量隨著常綠闊葉林退化呈現(xiàn)波動性狀態(tài)。凋落物氮歸還量雖然在人工林也有所上升，但總體上隨著常綠闊葉林退化呈現(xiàn)出非常顯著的下降趨勢，凋落物磷歸還量下降顯著。 4.不同退化類型受到氮磷養(yǎng)分的不同限制作用在不同人類干擾方式影響下，隨著植物種類組成的極大改變，植物群落的N：P特征發(fā)生了顯著變化。次生針葉林和針闊混交林的N：P介于14和16之間，意味著該類型植被的生產(chǎn)

7、力同時受到氮素和磷素的共同限制作用，但以氮素的限制作用更為強烈；成熟常綠闊葉林、次生常綠闊葉林和灌叢三種類型的N：P都大于16，表明受到磷素的限制作用；在人工林中，杉木群落和毛竹群落均顯著低于14，一定程度上表明主要受到氮素的限制作用，而楊梅群落大于16，意味著受到磷素的限制作用。 5.不同土壤養(yǎng)分限制條件下不同優(yōu)勢種類的養(yǎng)分利用策略差異顯著 本文研究表明：在栲樹群落到馬尾松群落的退化系列上，優(yōu)勢植物種類的葉壽命隨土壤養(yǎng)

8、分含量的下降而增大，葉片氮含量下降顯著(P＜0.01)，氮轉(zhuǎn)移率顯著線性增加(P＜0.01)，而葉片磷含量、磷轉(zhuǎn)移率和磷利用效率則與土壤養(yǎng)分間沒有顯著線性關系；凋落葉分解速度顯著下降；馬尾松的重量根莖比顯著高于木荷和栲樹，直徑根莖比和與長度根莖比都是栲樹最高，其次為木荷，馬尾松最低。通過進一步分析發(fā)現(xiàn)：在土壤養(yǎng)分資源稀缺狀況下，馬尾松更多地借助降低葉片氮含量、在葉片凋落前提高養(yǎng)分轉(zhuǎn)移率和提高養(yǎng)分利用效率等手段，以一種“節(jié)儉保守”型的方式