沿海馬尾松相思次生林凋落物分解及其對(duì)碳通量的影響.pdf

1、本研究以福州福建農(nóng)林大學(xué)北區(qū)后山沿海馬尾松相思次生林為研究對(duì)象，進(jìn)行沿海馬尾松、相思次生林凋落物特征研究，包括凋落量數(shù)量與組成、養(yǎng)分含量與養(yǎng)分歸還動(dòng)態(tài)、凋落物分解以及凋落物呼吸對(duì)土壤CO2的影響等，旨在揭示生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)規(guī)律，為維護(hù)地力和提高林分生產(chǎn)力提供理論依據(jù)，以及為了解南亞熱帶森林生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)特征提供基礎(chǔ)。研究結(jié)果如下： 1)馬尾松林、相思林、陽(yáng)坡馬尾松相思次生林混交林、陰坡馬尾松相思次生林混交林年凋落量分別為4583

2、.76kg·hm-2、4958.65kg·hm-2、5567.44kg·hm-2、8111.04kg·hm-2；葉凋落量占總凋落量的比例均超過(guò)55％，混交林的凋落量大于純林的凋落量；4種林分各組分的比例，總體上，葉、枝、雜物凋落量最大，順序?yàn)槿~>枝>雜物，林分在一年內(nèi)的月凋落變化模式、各組分的變化模式基本相同，都呈雙峰型。 2)4種林分中馬尾松純林凋落葉、枝、皮、雜物養(yǎng)分含量順序?yàn)椋篊>Ca>N>K>Mg>P，繁殖器官為C>N>

3、K>Ca>Mg>P；相思純林凋落物各組分養(yǎng)分含量順序基本為C>N>Ca>K>Mg>P；陽(yáng)坡馬尾松相思葉陽(yáng)次生林混交林凋落物葉、枝養(yǎng)分含量順序?yàn)镃>N>Ca>K>Mg>P，皮與雜物為C>Ca>N>K>Mg>P，繁殖器官為C>N>K>Ca>Mg>P；陰坡馬尾松相思次生林混交林凋落物葉、枝、繁殖器官、雜物養(yǎng)分含量順序?yàn)镃>N>Ca>K>Mg>P，皮為C>Ca>N>K>Mg>P。 3)首次提出運(yùn)用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與最小二乘支持向量機(jī)對(duì)4種林

4、分的月凋落量動(dòng)態(tài)進(jìn)行模擬，研究月氣溫、降水量與蒸發(fā)量與凋落量的關(guān)系，結(jié)果表明，BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與最小二乘支持向量機(jī)均能較好的模擬凋落量與月氣溫、降水量與蒸發(fā)量的關(guān)系，BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)平均模擬誤差為8.32％、5.77％、4.92％、7.40％，最小二乘支持向量機(jī)平均相對(duì)誤差為分別為0.11％、0.09％、0.10％、0.12％，且最小二乘支持向量機(jī)法較BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法性能更優(yōu)。 4)4種林分凋落物中養(yǎng)分元素年歸還總量大小順序?yàn)椋宏?yáng)坡馬尾松

5、相思次生林混交林>陰坡馬尾松相思次生林混交林>相思林>馬尾松林，6種元素在各林分凋落物中的歸還量大小順序不盡相同，C年歸還量順序?yàn)椋宏幤埋R尾松相思次生林混交林>陽(yáng)坡馬尾松相思次生林混交林>馬尾松林>相思林；N年歸還量順序?yàn)椋合嗨剂?陰坡馬尾松相思次生林混交林>陽(yáng)坡馬尾松相思次生林混交林>馬尾松林；P、K為：陰坡馬尾松相思次生林混交林>陽(yáng)坡馬尾松相思次生林混交林>相思林>馬尾松林；Ca、Mg為：陰坡馬尾松相思次生林混交林>相思林>陽(yáng)坡馬尾

6、松相思次生林混交林>馬尾松林。 5)4種林分凋落物中主要養(yǎng)分元素的年歸還量大小馬尾松林為：C>Ca>N>K>Mg>P，其它3種林分均為C>N>Ca>K>Mg>P，C年歸還量變化在2454.55～4338.02 kg·hm-2之間，N年歸還量變化在29.47～115.92 kg·hm-2之間，P為：1.06～2.58 kg·hm-2，K為16.58～39.47kg·hm-2，Ca為31.81～53.80kg·hm-2，Mg為2.0

7、8～4.36 kg·hm-2五。4林分各組分的養(yǎng)分歸還量順序分別為：馬尾松林：葉>枝>雜物>皮>繁殖器官，相思林：葉>枝>雜物>繁殖器官，陽(yáng)坡馬尾松相思次生林混交林的與陰坡馬尾松相思次生林混交林：葉>枝>雜物>繁殖器官>皮。 6)4種林分凋落物養(yǎng)分總歸還量中6種營(yíng)養(yǎng)元素的含量在不同月份變化很大，月動(dòng)態(tài)變化具有不同的規(guī)律，主要有二種模式：雙峰型和三峰型，總體來(lái)看，高峰值多出現(xiàn)在8月、9月與翌年5月、7月。4種林分凋落物各組分6種元

8、素的養(yǎng)分歸還量月動(dòng)態(tài)變化具有不同的規(guī)律，主要有三種模式：?jiǎn)畏逍汀㈦p峰型和三峰型，高峰值出現(xiàn)的時(shí)間隨不同林分、不同組分而不同。 7)分解實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，6種凋落物的殘留率分別為馬尾松葉(52.07％)、相思葉(13.09％)、馬尾松相思混合葉(25％)、馬尾松枝(74.9％)、相思枝(54.2％)、馬尾松相思混合枝(69.89％)，6種凋落物分解速率由大到小依次為：相思葉>馬尾松相思混合葉>馬尾松葉>相思枝>馬尾松相思混合枝>馬尾松枝

9、。相思葉分解50％和95％時(shí)所需時(shí)間都是最短的，分別為0.4041 a和1.7463a，而馬尾松枝的均為最長(zhǎng)，分別為2.6517 a和11.4603a。 8)凋落物在分解過(guò)程中營(yíng)養(yǎng)元素濃度變化規(guī)律是比較復(fù)雜的，有機(jī)C含量隨分解時(shí)間的推移，出現(xiàn)波動(dòng)，但總體呈緩慢減少趨勢(shì)；落葉、落枝中N、P出現(xiàn)不同程度的富集現(xiàn)象；K元素，在各凋落物分解過(guò)程中均表現(xiàn)為釋放狀態(tài)；Ca，Mg兩元素含量變化不很穩(wěn)定。各凋落物元素殘留率的變化也較為復(fù)雜，規(guī)律

10、性不很明顯，各種元素在釋放過(guò)程中均出現(xiàn)不同程度的富集。 9)6種凋落物覆蓋下土壤呼吸速率在整個(gè)測(cè)定期間變化范圍依次為馬尾松葉2.72～12.18μmol·m-2·s-1，相思葉2.9～10.52μmol·m-2·s-1，馬尾松相思混合葉1.97～8.81μmol·m-2·s-1，馬尾松枝2.51～8.11μmol·m-2·s-1，相思枝2.14～7.58μmol·m-2·s-1，馬尾松相思混合枝2.95～12.09μmol·m-

11、2·s-1，無(wú)凋落物下(空白對(duì)照)土壤呼吸的速率為1.83～6.93μmol·m-2·s-1，各種凋落物下土壤呼吸速率均呈單峰曲線，季節(jié)變化規(guī)律基本一致，最大值出現(xiàn)在8或9月份，最小值出現(xiàn)在冬季。 10)凋落物覆蓋下平均呼吸速率要明顯高于無(wú)凋落物覆蓋的的土壤呼吸速率。不同處理下呼吸速率的大小順序?yàn)轳R尾松相思混合枝>馬尾松葉>相思葉>馬尾松枝>馬尾松相思混合葉>相思枝>空白對(duì)照；各凋落物呼吸速率排序?yàn)椋厚R尾松相思混合枝>馬尾松葉>