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凋落物是森林生态系统内物质循环的中心环节。我国亚热带地区的森林由于受到人类活动的长期干扰,生态系统功能退化严重,不仅削弱了其生态效益,而且还对经济效益和社会效益也产生不利影响。研究亚热带不同生态系统凋落物的回归特征与养分释放机理,对于深刻理解亚热带地区生态系统物质循环机理具有重要的理论价值,对于加速植被及其功能的恢复也具有重要的实际意义。
本论文选择亚热带灌丛、混交林、针叶林三种典型林地生态系统探讨其凋落物及其养分的回归过程与特征,选取苦槠、枫香、针叶三个当地生态系统的优势树种凋落叶,研究其养分释放过程与机理,初步取得如下主要结论:
(1)灌丛、混交林、针叶林三个典型林地生态系统4年平均年凋落量大小变化顺序为:针叶林(6355.6 kg/hm2)>混交林(5549.5 kg/hm2)>灌丛(4228.8kg/hm2)。凋落叶是凋落物的主要组成部分,三个生态系统凋落叶的含量都在75%以上。灌丛和混交林凋落物的年动态表现为双峰变化特征,但二者的峰值并不完全吻合,其中灌丛两个凋落高峰分别出现在4-5月和9-10月,而混交林凋落高峰分别出现在3-4月和11-12月;针叶林凋落物的年动态表现为单峰变化特征,凋落高峰为8月份。灌丛、混交林和针叶林生态系统N、P年回归量分别为:62.3、63.3、48.9kgN/hm2和4.3、4.2、5.6kgP/hm2,针叶林生态系统氮回归量略低,而磷回归量略高。针叶林的C回归量(2400 kg/hm2)明显高于灌丛(1500 kg/hm2)和混交林(1890kg/hm2)。
(2)凋落叶分解试验结果表明,针叶林、灌丛、混交林生态系统凋落叶前一年失重率在30%-55%之间,前二年失重率在34%-57%之间,表明第一年是凋落物分解的主要阶段。针叶林凋落叶的C/N比和C/P比显著高于灌丛、混交林,导致针叶林分解速度低于灌丛、混交林。分解过程中,针叶林、灌丛、混交林凋落叶三者都在分解初期发生氮积累。灌丛、混交林凋落叶后期氮净释放,而针叶林凋落叶仍然是净积累。凋落叶中磷的释放过程可能受到温度的影响。
(3)对枫香、苦槠、湿地松三个典型树种凋落叶的分解试验结果表明,单物种凋落叶在分解初期(0-6月),失重率排序为:枫香(40.7%)>苦槠(32.1%)>湿地松(26.6%),但湿地松在后期(12个月以后)会维持相对较快的分解速率,湿地松凋落叶失重率到12个月已达到60%以上,因此枫香、苦槠的快速分解阶段主要是前6个月,针叶则在前二年一直保持相对较高的分解速率,说明针叶的快速分解过程持续时间较长。不同树种凋落叶混合分解试验结果表明,湿地松叶+枫香混合凋落叶分解速度最快,在前6个月,其有机碳释放率变化排序为:湿地松+枫香(52.1%)>枫香+苦槠(32.2%)>针叶+苦槠(29.7%),意味着针叶与落叶混合可能会增加凋落物的分解速率。在前24个月三者的有机碳释放率都接近70%。氮释放率在第一年和第二年的变化相对较均匀,而磷的释放过程主要集中在第一年。