亚热带森林凋落物-根系-土壤的碳和营养元素含量与化学计量特征

来源 :安徽农业大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:niklausxiang
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恢复和重建森林生态系统已成为当下人工林发展的重要主题。本研究以安徽省金寨县天马自然保护区和湖南会同森林生态实验站么哨实验林场为研究区域,以研究区内重要森林类型杉木、马尾松、黄山松、山核桃、茅栗和木荷为研究对象,为研究其土壤、凋落物、根系生态化学计量变化特征,揭示其生态系统养分循环与限制供应规律提供科学依据。本文以杉木、马尾松、黄山松、山核桃、茅栗和木荷为研究对象,应用生态化学计量学原理,采用野外采样和室内定量分析相结合的方法,对不同森林土壤、凋落物、根系的碳、氮、磷元素的化学计量特征以及其他元素如钾、钙、钠、镁、铁、锰的化学计量特征进行研究,以期为以上生态系统的生态化学计量学研究的定量评价提供科学依据和参考,为研究区森林植被的生态恢复与管理提供基础数据和科学支撑。主要研究结果如下:(1)安徽省不同森林类型土壤C含量平均值为36.06 g·kg-1,N含量平均值为2.89g·kg-1,P含量平均值为1.98 g·kg-1。土壤碳、氮、磷含量在0-10 cm土层中最高,安徽省4种森林类型0-10cm土层的N含量均高于我国0-10 cm土层全N含量均值。除山核桃林土壤随土层深度加深呈现不断降低的情况外,其他森林树种均随着土壤土层加深呈现先降低后升高的趋势。湖南省不同森林类型土壤C含量平均值为20.96 g·kg-1,N含量平均值为1.85 g·kg-1,P含量平均值为0.47 g·kg-1。土壤碳、氮、磷含量在0-10此外,各树种林地土壤的C:N、C:P、N:P变化趋势有所不同。不同森林类型植物土壤主要受P限制,且N、P具有高度的依存关系和耦合作用。(2)安徽省不同森林类型土壤K、Ca、Na、Mg、Fe、Mn含量的平均值分别为3.50 g·kg-1、1.64 g·kg-1、1.28 g·kg-1、1.28 g·kg-1、5.31 g·kg-1;湖南省不同森林类型土壤K、Ca、Na、Mg、Fe、Mn含量的平均值分别为7.07 g·kg-1、0.62 g·kg-1、4.48 g·kg-1、2.72 g·kg-1、6.43 g·kg-1、10.51 g·kg-1。研究中,安徽省、湖南省两地树种土壤钾元素的含量均低于我国土壤全钾含量(15-20 g·kg-1)。研究区中,不同森林类型钠元素含量在各土层间差异不显著(P>0.05)。研究区内土壤的镁含量平均值为1.08-1.49 g·kg-1,明显低于地壳中21 g·kg-1的平均水平,也低于大多数土壤镁含量中3-25 g·kg-1的平均水平。此外,研究区的铁元素含量在9.43 g·kg-1至26.84 g·kg-1之间。研究区内土壤K含量与土壤Ca、Na、Mg之间存在极显著负相关关系,与土壤Fe含量之间存在显著负相关关系,这说明元素间存在复杂的耦合关系。(3)安徽省不同森林类型土壤K+、Ca2+、Na+、Mg2+含量平均值分别为0.59 g·kg-1、2.10 g·kg-1、0.37 g·kg-1、2.84 g·kg-1;湖南省不同森林类型土壤K+、Ca2+、Na+、Mg2+含量平均值分别为0.10 g·kg-1、4.08 g·kg-1、0.27 g·kg-1、1.89 g·kg-1。不同森林土壤交换性K+、Ca2+、Mg2+含量基本上呈现随土层深度增加而减小的趋势,具有明显的表聚性特点。不同森林土壤中的Mg2+与Ca2+含量明显高于其它交换性阳离子,是其它交换性阳离子含量的3-4倍。随土层深度增加,不同森林土壤交换性Na+含量变化规律大致相同。各森林土壤交换性Na+含量随土层变现没有太大差异。(4)安徽省凋落物C、N、P含量的平均值分别为504.75 g·kg-1、10.57 g·kg-1、0.64g·kg-1,C:N、C:P、N:P的平均值分别为52.17、815.01、16.14;湖南省杉木凋落物C、N、P含量的平均值分别为479.15 g·kg-1、12.85 g·kg-1、0.45 g·kg-1,C:N、C:P、N:P的平均值分别为39.08、1.89.26、29.99。安徽省凋落物K、Ca、Na、Mg、Fe、Mn含量平均值分别为0.83 g·kg-1、3.50 g·kg-1、0.76 g·kg-1、1.90 g·kg-1、1.18 g·kg-1、0.39g·kg-1;湖南省凋落物K、Ca、Na、Mg、Fe、Mn含量平均值分别为1.14 g·kg-1、2.63g·kg-1、0.66 g·kg-1、1.93 g·kg-1、1.67 g·kg-1、0.29 g·kg-1。此外,凋落物C与凋落物C:N、C:P值间存在极显著正相关关系,与N:P间存在极显著负相关关系。凋落物P与凋落物C:N、C:P值间存在极显著负相关关系。(5)安徽省细根C、N、P含量的平均值分别为493.16 g·kg-1、11.51 g·kg-1、0.72 g·kg-1,C:N、C:P、N:P的平均值分别为38.68、609.58、15.98;湖南省杉木细根C、N、P含量的平均值分别为443.30 g·kg-1、10.16 g·kg-1、0.56 g·kg-1,C:N、C:P、N:P的平均值分别为43.67、802.57、18.40。安徽省细根K、Ca、Na、Mg、Fe、Mn含量平均值分别为6.16 g·kg-1、0.81 g·kg-1、0.70 g·kg-1、3.29 g·kg-1、12.99 g·kg-1、0.22 g·kg-1;湖南省细根K、Ca、Na、Mg、Fe、Mn含量平均值分别为6.08 g·kg-1、0.78 g·kg-1、0.69 g·kg-1、2.42 g·kg-1、13.07 g·kg-1、0.14 g·kg-1。此外,细根N含量与其C:N、C:P呈现极显著负相关关系,P含量与C:N、C:P和N:P呈极显著正相关关系,C:P与C:N和N:P呈极显著正相关关系。(6)不同森林类型植物各组分C、N、P含量均表现为:凋落物>细根>土壤,不同森林类型不同组分间C、N、P含量差异显著(P<0.05)。
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