亞熱帶北緣毛竹林群落生產(chǎn)力、有機(jī)碳及養(yǎng)分動(dòng)態(tài).pdf

1、毛竹(Phyllostachys pubescens)是我國南方重要的森林資源，生長快，經(jīng)營周期長，具有巨大的固碳能力。
　　 本文選取毛竹林為研究對象，通過樣地調(diào)查與分析、野外定點(diǎn)觀測、室內(nèi)測定等研究亞熱帶北緣毛竹林群落生產(chǎn)力、有機(jī)碳和養(yǎng)分動(dòng)態(tài)特征及其經(jīng)營措施的影響，以揭示在全球變化背景下，亞熱帶北緣毛竹林生長、碳循環(huán)以及養(yǎng)分平衡關(guān)系。主要研究結(jié)果如下：
　　 (1)毛竹林立竹密度為2711～3956株·hm-2；立竹

2、度為0.33～0.64；平均眉徑10.12cm，徑級(jí)結(jié)構(gòu)尚不合理，集中在9～15 cm；平均高13.8～21.6 m；毛竹林立竹整齊度都大于7，竹林很整齊；立竹均勻度為5.51，達(dá)到均勻竹林的水平；葉面積指數(shù)在5.01～13.14之間，樣地1和樣地3已達(dá)到豐產(chǎn)林水平，但年齡結(jié)構(gòu)不合理，Ⅰ度和Ⅳ度以上毛竹比例偏大。
　　 (2)毛竹單株生物量在6.99～56.89 kg之間，地上部分占90％以上，隨年齡增大先增加后減小(Ⅲ度以后)

3、，隨徑階增大而增加。毛竹林分平均生物量為89.83 t·hm-2，樣地3的生物量最高，達(dá)到127.19 t·hm-2；毛竹各器官生物量的大小排序?yàn)橹穸?竹枝>竹根>竹葉，各器官及單株生物量分別與眉徑、株高間達(dá)到了極顯著相關(guān)(p<0.01)，并建立了相關(guān)方程。
　　 (3)毛竹各器官含碳率排序?yàn)橹窀?50.76%)>竹稈(49.44%)>竹枝(46.07%)>竹葉(41.71%)，幼年期較穩(wěn)定，老竹(3度以上)間差異顯著(p<0.

4、05)。未經(jīng)營毛竹林碳貯量45.84t C·hm-2，而經(jīng)營后的毛竹林碳貯量在63.66～101.11tC·hm-2。竹稈碳貯量占毛竹林碳貯量的78.22%，竹枝10.57%，竹根6.35%和竹葉4.87%；毛竹不同部位的營養(yǎng)元素含量存在著明顯差異，葉、枝、稈和根中的N和K較多，P和Ca較少，但葉中Ca較多，而N、P、Ca、Mg元素含量葉>稈>枝>根；隨年齡增加，不同器官中的鉀含量降低，氮、磷與鎂含量上下波動(dòng)，鈣含量相對穩(wěn)定，且不同器官

5、中的N、P、K、Ca、Mg元素間達(dá)到了顯著(p<0.05)或極顯著水平(p<0.01)。
　　 (4)毛竹林年凋落物量為2.95～4.61 t·hm-2·a-1，集中在4～5月份，呈單峰型，月份間凋落物量差異顯著(p<0.05)；凋落物含碳率為32.93%～48.75%，凋落物碳年輸入量以對照樣地(1.85 t·hm-2·a-1)最高，在4～5月份形成單峰值：凋落物中養(yǎng)分含量排序均為N>Ca>K>P>Mg，存在明顯的季節(jié)變化。<

6、br>　　 (5)毛竹林土壤有機(jī)碳含量為21.61～42.30 g·kg-1，上下層土壤DOC含量分別為0.15～0.17 g·kg-1和0.11～0.15 g·kg-1，均隨土壤剖面深度增加而降低，變異系數(shù)分別為17.92%～26.10%和81.36%～150.26%，土層間有機(jī)碳含量均達(dá)到了顯著差異水平(p<0.05)，DOC均未達(dá)到顯著差異(p>0.05)；土壤有機(jī)碳和DOC含量的月變化均呈波浪形，變化趨勢大致相同。
　　

7、 毛竹林土壤呼吸日變化為較平緩的單峰曲線，峰值出現(xiàn)在14:00；存在明顯的季節(jié)變化，月平均土壤呼吸變幅在0.5～5.12μmol CO2·m-2·s-1之間，不同月份間均差異顯著(p<0.05)；土壤呼吸速率與溫度(t)成正相關(guān)，與濕度(w，0～20 cm土壤)成負(fù)相關(guān)，土壤呼吸強(qiáng)度(Y)與二者的指數(shù)關(guān)系式為：Y1=0.0615×e0.2374t(R2=0.8324)；Y2=9.8065×e-0.0449w(R2=0.8248)

8、>　　 (6)毛竹林土壤pH為4.62～6.89，上層(0～20 cm)小于下層(20～40 cm)，變異系數(shù)27.81%～62.02%，僅樣地3顯著差異(p<0.05)；EC值為37～463μS·cm-1，上下層變異系數(shù)為4.04%～8.39%，差異均不顯著(p>0.05)；上下層土壤有機(jī)質(zhì)含量分別為54.64～72.92 g·kg-1和37.26～50.80 g·kg-1，上層均高于下層，變異系數(shù)為17.92%～26.10%，均達(dá)

9、到了極顯著差異水平(p<0.01)；上下層土壤全氮含量為0.74～4.64 g·kg-1和0.41～4.56 g·kg-1，變異系數(shù)為22.17～46.22%，且在樣地1、樣地4中差異顯著(p<0.05)；上下層土壤銨態(tài)氮含量為3.27～4.00 g·kg-1和2.33～3.71 g·kg-1，硝態(tài)氮含量2.29～6.81 g·kg-1和2.00～4.35 g·kg-1，上層均高于下層，但差異不顯著(p>0.05)；上下層土壤全磷含量為

10、0.05～2.68 g·kg-1和0.02～2.39 g·kg-1，上下層土壤速效磷含量為0.80～13.66 mg·kg-1和0.12～6.34 mg·kg-1，上層土壤全磷和速效磷含量均高于下層，變異系數(shù)為49.53%～100.18%和40.80%～76.11%，上下層土壤全磷含量差異不顯著(p>0.05)；土壤鉀、鈣、鎂含量分別為0.52～8.58 g·kg-1、0.07～4.15 g·kg-1和0.63～3.69 g·kg-1，

11、變異系數(shù)分別為41.17%～53.43%、28.49%～55.58%和44.36%～50.47%，但均無顯著差異(p>0.05)。
　　 毛竹林上下層土壤pH、EC值隨時(shí)間先升高后降低再升高；土壤有機(jī)質(zhì)先降低后升高又降低；全氮含量在秋季(8、9、10月份)相對較低，其他時(shí)間相對較高；上層土壤銨態(tài)氮含量以春季后期最高，秋冬季最低，下層則以夏季最高，其他三季較低；上下層土壤硝態(tài)氮含量均是春季前期最高，秋季較高，其他月份較低；上下兩層

12、土壤全磷和速效磷含量均是秋季較高，冬季次之，春夏季較低；鉀、鈣和鎂含量均是1、9、10月份含量較低，其他月份含量較高。
　　 毛竹根際土(取樣時(shí)間為10月份)的pH值、全氮含量小于非根際土；EC值、全磷、速效磷、鉀、鈣、鎂以及有機(jī)質(zhì)含量均高于非根際土，且毛竹根際土養(yǎng)分含量有隨毛竹年齡先增加后減小的趨勢。
　　 (7)毛竹林原位土壤培養(yǎng)的凈DOC轉(zhuǎn)化速率在秋冬季多為負(fù)值，春夏季多為正值；兩層土壤凈DOC轉(zhuǎn)化速率的峰值均出現(xiàn)

13、在8～9月份，趨勢相似，大小相近；凈氨化速率在2009年的秋冬季和2010年的春夏季多為負(fù)值，2010年的秋冬季則多為正值，下層土壤要比上層土壤凈氨化速率要大；凈硝化速率與凈氨化速率相反，峰值出現(xiàn)在5-8月份，上層土壤凈硝化速率比下層大；上下層土壤凈礦化速率的變化規(guī)律基本一致，多為正值，峰值出現(xiàn)在5～8月份，土壤礦化以硝化作用為主；各樣地兩層土壤的年平均氨化速率基本為負(fù)值，而年平均硝化速率和年平均礦化速率均為正值；土壤的凈氨化速率與土壤

14、的pH值呈極顯著正相關(guān)(p<0.01)，與溫度、銨態(tài)氮含量呈極顯著負(fù)相關(guān)(p<0.01)；凈硝化速率與銨態(tài)氮含量呈極顯著正相關(guān)(p<0.01)；凈礦化速率與土壤物理因子呈顯著相關(guān)性。
　　 (8)毛竹稈莖流率為3.99%～23.44%，穿透率為22.65%～105.71%。不同年齡毛竹的稈莖流量不存在顯著差異(p>0.05)；林外雨、稈莖流和穿透雨均呈酸性，稈莖流酸性最強(qiáng)，分別與林外雨和穿透雨呈極顯著差異(p<0.01)；電導(dǎo)率

15、以穿透雨最高，林外雨最小，且穿透雨的電導(dǎo)率分別與稈莖流、林外雨的電導(dǎo)率達(dá)到極顯著差異(p<0.01)；林外雨中的養(yǎng)分元素濃度差異較大，Ca>K>N>Mg>P，鈣年輸入量為67.98 kg·hm-2，磷年輸入量僅為0.12 kg·hm-2；稈莖流的營養(yǎng)元素濃度明顯低于穿透雨，以K和Ca減少最明顯；除稈莖流中Ca外，二者中的其他元素濃度均高于林外雨；稈莖流和穿透雨中營養(yǎng)元素濃度排序?yàn)镵>Ca>NO3--N>NH4+-N>Mg>P；稈莖流養(yǎng)分

16、年輸入量很小，穿透雨養(yǎng)分年輸入量除鈣外均最高，而毛竹林降水的養(yǎng)分年凈輸入量以氮最高，13.03 kg·hm-2，磷為0.06 kg·hm-2，鈣為負(fù)值，營養(yǎng)元素濃度存在明顯的季節(jié)變化；不同年齡的毛竹稈莖流的年養(yǎng)分平均含量差異不顯著(p>0.05)；不同降雨時(shí)間的稈莖流、穿透雨和大氣降雨中養(yǎng)分含量存在顯著(p<0.05)或極顯著差異(p<0.01)，特別是秋季以后降水中輸入的養(yǎng)分減少；降水中的養(yǎng)分元素與降水量存在著明顯的相關(guān)性。
　

17、　 (9)經(jīng)營后，毛竹林的立竹密度、立竹度、平均眉徑、平均高分別增加了32.9%～94.9%、34.5%～80.7%、20.4%～52.8%和23.1%～58.8%，經(jīng)營措施明顯提高了密度、立竹度、葉面積和上層土壤碳氮比，施肥和埋青增加了毛竹林生物量、碳貯量以及上層土壤硝態(tài)氮含量和5月份土壤全氮含量，且隨撫育措施種類增多，葉面積指數(shù)和稈莖流量增大，碳貯量也達(dá)到了101.11 tC·hm-2；經(jīng)營措施降低了上層土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、銨態(tài)氮含