珍貴樹種針葉分解對外源物質(zhì)的響應及其機制的研究.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7種珍貴樹種針葉分解的影響，分5個處理水平來施加外源物質(zhì)，即CK(對照)、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)對內(nèi)源物質(zhì)(木質(zhì)素、全N等)含量的影響，進而影響針葉分解速率，建立針葉快速分解的機制；并首次對應用煙草秸稈來實現(xiàn)促進森林凋落物分解

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

3、獲得以下主要結果和結論： 1.外源物質(zhì)的添加在一定程度上促進了針葉的分解 經(jīng)過13個月的分解，長苞鐵杉針失重率大小順序為JG2>JG1>N2>N1>CK；南方鐵杉針葉失重率大小順序為JG2>CK>N1>JG1>N2；南方紅豆杉針葉失重率大小順序為JG2>CK>JG1>N2>N1；三尖杉針葉失重率排序為CK>JG2>N1>JG1>N2；水杉針葉失重率大小順序為：JG2>N2>JG1>CK>N1；柳杉針葉失重率大小順序為JG

4、1>JG2>N2>CK>N1；福建柏針葉失重率大小順序為JG2>JG1>CK>N1>N2。從整個分解過程看，跟對照針葉相比，基本上煙草秸稈處理的對針葉的分解促進作用相對比N肥處理的要明顯，但從研究過程的早期分析，N肥處理的在早期對針葉的分解有顯著的促進分解作用。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)素堿化效應從而促進其分解。 2.不同樹種針葉基質(zhì)質(zhì)量不一樣是導致相同處理針葉分解率不一樣的主要原因 經(jīng)過13個月的分解，CK處理的不同樹種針葉分解率排序為：三尖杉>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為：三尖杉>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為：水杉>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為：柳杉>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為：水杉>南方鐵杉>福建柏>三尖杉>南方紅豆杉>柳杉>長苞鐵杉。結果表明，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)量有很大的關系；添加不同水平的外源物質(zhì)對針葉分解的影響程度各不相同；但不同處理的分解率結果都表明，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)地有很大關系。

7、3.除水熱等環(huán)境條件對針葉分解有重要影響外，其他因素對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)較大型的土壤動物蚯蚓、螞蟻等，很顯然土壤動物及微生物對針葉的分解也相當程度的影響。 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 對不同處理不同樹種的分解率動態(tài)進行方差分析，結果表明，不同樹種間、不同外源水平處理間、不同時間的分解率差異都比較顯著，且不同樹種與處理間、樹種與時間間、處理與時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)對針葉分解的影響也是不同而且效果顯著，分解速率隨時間變化是明顯的，而且不同樹種與處理間、樹種與時間間、處理與時間間的交互作用對針葉的分解影響也是顯著的。分析結果也進一步表明可以利用外源N肥和煙草秸稈來促進珍貴樹種針葉分解，對珍貴樹種針葉物質(zhì)營養(yǎng)循環(huán)、更新利用和珍貴樹種生產(chǎn)力的長期維護以及煙草秸稈的利用具有一定的實踐意義。 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7種珍貴樹種針葉的5個不同處理的分解過程的C、N、P、K、Na、Ca、Mg、Zn和Mn和木質(zhì)素進行研究分析，分析結果顯示，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分解過程基本上都呈升-降-升-降的起伏型變化趨勢。其中，N、Mn經(jīng)過13個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，其他元素在分解過程及經(jīng)過13個月的分解時都出現(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)量指標關系不同，但基本上與N含量呈線性正相關，與C/N比、木質(zhì)素/N呈線性負相關 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，與P含量、C/N比、木質(zhì)素/N呈線性負相關。南方鐵杉針葉的分解速率與N含量、P含量呈線性正相關，與C/N比、C/P比、木質(zhì)素/N比和Ca含量呈線性負相關。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，與C/N比、P含量、木質(zhì)素/N比

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

13、與木質(zhì)素含量呈線性正相關；柳杉針葉分解率與木質(zhì)素/N呈線性負相關。福建柏針葉分解速率與N含量、C/P、Ca含量呈線性正相關，與C/N比、P含量和木質(zhì)素/N比呈線性負相關。 對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)進行多元線性回歸分析，分析結果表明，無論是對5個不同處理的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總體所進行的多元線性回歸分析，結果都表明，所建立的多元線性回歸模型

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

15、6<0.01)。 7.建立的外源物質(zhì)對珍貴樹種針葉分解的促進機制表明，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針葉的分解 以7個樹種為總體，應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)之間的關系，即，外源物質(zhì)對珍貴樹種針葉分解的促進機制，結果表明，不同樹種針葉分解常數(shù)與外源N呈非常顯著線性負相關，與外源煙草秸稈呈非常顯著線性正相關，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針葉