發(fā)布時間：2020-11-09 15:24

　　 凋落物化學組分不僅反映了凋落物的初始質(zhì)量及其易降解程度,其動態(tài)過程還能指示凋落物的分解進程,并受到分解環(huán)境、分解進程和凋落物初始質(zhì)量(物種差異)等因素的影響。由于受低溫的限制,亞高山針葉林的土壤發(fā)育經(jīng)常受阻,使凋落物分解在維持森林生產(chǎn)力方面有重要地位。同時,天然林以林窗更新為主,且林窗對內(nèi)部光照、溫度和水分的再分配所形成的微環(huán)境差異可能對凋落物分解過程有十分重要的影響,但迄今尚不清楚。因此,探究亞高山針葉林林窗對凋落物分解過程中化學組分動態(tài)的影響對深入了解凋落物分解機制和亞高山森林生態(tài)系統(tǒng)過程具有重要意義。現(xiàn)在的科學問題是:(1)亞高山針葉林凋落葉分解過程中的化學組分是怎樣變化的?(2)亞高山森林林窗更新是否影響凋落葉分解過程中的化學組分動態(tài)?(3)季節(jié)性雪被是否影響凋落葉的化學組分動態(tài)?為理解林窗更新對亞高山針葉林凋落物分解過程的影響機制,本研究采用凋落物袋法,監(jiān)測川西亞高山針葉林岷江冷杉(Abies faxoniana)、紅樺(Betula albo-sinensis)、四川紅杉(Larix mastersiana)、方枝柏(Sabina saltuaria)、康定柳(Salix paraplesia)和高山杜鵑(Rhododendron lapponicum)6種優(yōu)勢物種凋落葉質(zhì)量損失和化學組分(水溶性組分、有機溶性組分、酸溶性組分、酸不溶性組分、可溶性碳、可溶性氮、可溶性磷、總酚、半纖維素、纖維素、木質(zhì)素、縮合單寧、酸不溶性組分功能碳)動態(tài)隨關鍵時期(2012—2015年雪被形成期、覆蓋期、融化期和生長季節(jié))和林窗位置(林窗中心、林冠林窗、擴展林窗和郁閉林下)的變化動態(tài)。結果表明:(1)分解三年后,6種優(yōu)勢樹種凋落葉質(zhì)量殘留量為33-50%,凋落葉質(zhì)量損失主要發(fā)生在分解第一年,占整體質(zhì)量損失的50%以上,這表明亞高山針葉林凋落葉在分解初期具有較高的質(zhì)量損失。林窗促進了第一年和第二年的凋落葉質(zhì)量損失,而在第三年無顯著影響,表明林窗對凋落葉質(zhì)量損失的促進作用主要發(fā)生在分解前期。同時,林窗提高了冬季質(zhì)量損失占全年損失總量的百分比,表明冬季林窗內(nèi)形成的厚雪被促進了凋落葉的質(zhì)量損失。(2)亞高山森林6種凋落葉初始水溶性組分含量為25-43%,可溶性碳含量為24-148 mg/g,可溶性氮含量為0.07-0.25 mg/g,可溶性磷含量為0.24-0.58 mg/g。在分解過程中,水溶性組分和可溶性碳、可溶性磷均在分解初期快速損失,三年后水溶性組分降為9-12%。DC/DN和DC/DP 比值在冬季升高并在生長季節(jié)降低,而DN/DP在分解第二年冬季升高至最高值。相比于郁閉林下,林窗中心處水溶性組分、可溶性碳和可溶性磷含量在分解第一年較低,而可溶性氮濃度在第二年冬季較高。(3)亞高山森林6種凋落葉初始有機溶性組分含量為11-33%,總酚含量為11-32 mg/g。凋落葉有機溶性組分和總酚在分解初期快速損失,三年后有機溶性組分和總酚含量分別下降至4-12%、0.9-1.9mg/g,且林窗中心處凋落葉有機溶性組分和總酚含量低于郁閉林下。(4)亞高山森林6種凋落葉初始酸溶性組分含量為27-32%,半纖維素含量為8-21%,纖維素含量為11-17%。在分解第一、二年,半纖維素和纖維素含量緩慢升高,酸溶性組分含量呈現(xiàn)波動但整體保持不變,而在分解第三年,纖維素和酸溶性組分含量開始呈現(xiàn)下降趨勢。分解三年后,林窗中心處酸溶性組分和纖維素含量高于郁閉林下。(5)亞高山森林6種凋落葉初始酸不溶性組分含量為22-51%,木質(zhì)素含量為14-37%,縮合單寧含量為0.2-22 mg/g。在三年的分解過程中,縮合單寧在第一年快速流失,而木質(zhì)素和酸不溶性組分緩慢累積。酸不溶性組分初始含量最高的紅樺,在凋落葉形成后其酸溶性組分和木質(zhì)素立即呈現(xiàn)損失,在三年分解后,殘留量分別為50%和51%。林窗中心或林冠林窗處凋落葉酸不溶性組分和木質(zhì)素含量在分解第一年、二年高于郁閉林下。(6)亞高山森林岷江冷杉和紅樺凋落葉酸不溶性組分功能碳初始含量為:烷基碳(37.4%,38.8%),氧烷基碳(13.5%,16%)、芳香基碳(13.2%,13.6%),酚基碳(11%,9.4%)、羧基碳(10.4%,10.3%)。在分解過程中,岷江冷杉凋落葉酸不溶性組分不斷累積,且伴隨著烷基碳、甲氧基碳、氧烷基碳、芳香基碳和羧基碳含量的升高;而紅樺凋落葉酸不溶性組分緩慢降解,且主要依賴于甲氧基碳、氧烷基碳和烷基碳含量的顯著降低。林窗的形成增加了酸不溶性組分中烷基碳、羧基碳和芳基碳的含量,而對其他功能碳無顯著影響。(7)亞高山森林凋落葉化學組分主成分分析和聚類分析結果表明經(jīng)過三年的分解后,初始質(zhì)量具有差異的6種凋落葉的化學組分構成趨于相似—水溶性組分、有機溶性組分和酸溶性組分含量降低,而酸不溶性組分含量顯著升高。路徑分析結果表明,林窗的形成增加了森林地表均溫,降低了凍融循環(huán)頻次。溫度的增加顯著降低凋落葉中水溶性組分和有機溶性組分含量,并顯著增加酸不溶性組分含量,進而降低凋落葉的質(zhì)量殘留量。凍融循環(huán)頻次的降低顯著增加酸溶性組分含量,但對凋落葉質(zhì)量殘留的影響并不顯著。相關性分析結果表明,水溶性組分、有機溶性組分、可溶性碳、可溶性氮、可溶性磷、DC/DN、DC/DP、DN/DP、總酚和縮合單寧均與均溫呈負相關,與凍融循環(huán)頻次呈正相關,而酸溶性組分、酸不溶性組分、木質(zhì)素和纖維素與之相反。綜上所述,亞高山針葉林凋落葉自然形成后,水溶性和有機溶性組分快速淋溶損失,伴隨著酸溶性組分的緩慢降解和酸不溶性組分的顯著累積,使具有顯著初始質(zhì)量差異的凋落葉化學組分含量不斷趨于相似。林窗的形成一方面通過增加水溶性和有機溶性組分的淋溶損失,促進凋落葉分解的質(zhì)量損失;另一方面,抑制了酸溶性組分的降解并增加了酸不溶性組分的累積和抵抗性。同時,累積的酸不溶性組分是分解產(chǎn)物聚合生成的“木質(zhì)素類似物”,其降解主要源于氧烷基碳、甲氧基碳和烷基碳成分的緩慢降解。因此,亞高山針葉林林窗將加速可溶性有效養(yǎng)分在植物—土壤生態(tài)系統(tǒng)中的養(yǎng)分循環(huán),并通過促進酸不溶性組分的累積為土壤有機質(zhì)的形成提供物質(zhì)基礎,對維持亞高山針葉林土壤肥力和可持續(xù)經(jīng)營具有重要意義。
【學位單位】：四川農(nóng)業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：S714
【部分圖文】：

５．１環(huán)境因子??５．１．１雪被??相較于郁閉林下，林窗的形成顯著增加了冬季地表的雪被累積（圖２ｂ，表４）。??冬季雪被覆蓋厚度表現(xiàn)為雪被覆蓋期＞雪被形成期＞雪被融化期，且從林窗中心??至擴展林窗依次減少。最大雪被覆蓋厚度（＞４〇?ｃｍ）均發(fā)生在雪被覆蓋期的林窗中??心處。??５．１．２溫度??冬季日平均溫度在雪被形成期和覆蓋期保持零下，于雪被形成期末達到最低??值（＜－１〇?°ｃ）后逐漸升高，且冬季郁閉林下日均溫的波動相對于林窗中心更劇烈??（圖２ａ）。林窗的形成顯著改變了林地表面溫度（表４），林窗中心在各分解階段的??均溫顯著高于郁閉林下（圖２ｃ）。??５．１．３凍融循環(huán)??該區(qū)域冬季各分解階段凍融循環(huán)頻繁，表現(xiàn)為雪被形成期?＞?雪被覆蓋期?＞雪??被融化期（圖２ｄ）。林窗對凍融循環(huán)頻次的影響顯著（表４），第二年雪被覆蓋期和??雪被融化期及第三年冬季均在林窗中心處凍融循環(huán)頻次最低。??表４林窗和時間對環(huán)境因子影響的雙因素方差分析??Ｔａｂｌｅ?４?Ｔｗｏ－ｗａｙ?ＡＮＯＶＡ?ｔｅｓｔｉ

凋落葉質(zhì)量損失主要發(fā)生在分解第一年，占整體質(zhì)量損失百分比＞５０％；以季節(jié)??為尺度，凋落葉在冬季和生長季節(jié)的質(zhì)量損失相似，但高山杜鵑在冬季有占整體??７５％的質(zhì)量損失（圖４）。??林窗顯著改變了凋落葉的質(zhì)量殘留量（表６），林窗中心分解半年（第一個冬季）??和三年后的凋落葉質(zhì)量殘留量顯著低于郁閉林下，且凋落葉在林窗中心冬季／生??長季節(jié)的質(zhì)量損失高于／低于郁閉林下。凋落葉殘留量受林窗的差異性影響主要??在分解第一、二年的冬季，且與均溫呈顯著負相關，與凍融循環(huán)頻次呈顯著正相??關（表７）。??表５亞高山針１１十林凋落１１十分解半年和三年后凋落汁的質(zhì)量殘留量??Ｔａｂｌｅ?５?Ｌｉｔｔｅｒ?ｒｅｍａｉｎｉｎｇ?ｍａｓｓ?％?ｉｎ?ｓｉｘ?ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｎｇ?ｌｉｔｔｅｒ?ａｆｔｅｒ?０．５／３?ｙｅａｒｓ?ｏｆ?ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ?ｉｎ?ａ??ｓｕｂａｌｐｉｎｅ?ｆｏｒｅｓｔ??分解時間?質(zhì)量殘留量Ｒｅｍａｉｎｉｎｇ?ｍａｓｓ?％??調(diào)落葉Ｌｉｔｔｅｒ????Ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉ

速降低（圖５），分解Ｈ年后，６種凋落葉水溶性組分含量為９％－１２％（表８）。??林窗顯著改變了凋落葉水溶性組分的含量，且林窗與物種和時間及其相互間??交互作用均顯著（表１〇）。第一年冬季末期，林窗中心的康定柳和高山杜鵑凋落葉??水溶性組分顯著低于郁閉林下；分解三年后，林窗中心的四川紅杉，紅樺和高山??杜撰凋落葉水溶性組分顯著低于郁閉林下（表８）。相關分析結果表明，水溶性組??分與凋落葉含水量和均溫呈顯著負相關，與凍融循環(huán)頻次呈顯著正相關（表１１＞??
【參考文獻】

相關期刊論文 前10條

1 徐李亞;楊萬勤;李晗;倪祥銀;何潔;吳福忠;;雪被覆蓋對高山森林凋落物分解過程中水溶性和有機溶性組分含量的影響[J];應用生態(tài)學報;2014年11期

2 李晗;吳福忠;楊萬勤;徐李亞;倪祥銀;何潔;常晨暉;;不同厚度雪被對高山森林6種凋落物分解過程中酸溶性和酸不溶性組分的影響[J];生態(tài)學報;2015年14期

3 吳慶貴;吳福忠;楊萬勤;譚波;楊玉蓮;倪祥銀;何潔;;川西高山森林林隙特征及干擾狀況[J];應用與環(huán)境生物學報;2013年06期

4 何偉;吳福忠;楊萬勤;武啟騫;何敏;趙野逸;;雪被斑塊對高山森林兩種灌木凋落葉質(zhì)量損失的影響[J];植物生態(tài)學報;2013年04期

5 武啟騫;吳福忠;楊萬勤;徐振鋒;何偉;何敏;趙野逸;朱劍霄;;季節(jié)性雪被對高山森林凋落物分解的影響[J];植物生態(tài)學報;2013年04期

6 楊玉蓮;吳福忠;何振華;徐振鋒;劉洋;楊萬勤;譚波;;雪被去除對川西高山冷杉林冬季土壤微生物生物量碳氮和可培養(yǎng)微生物數(shù)量的影響[J];應用生態(tài)學報;2012年07期

7 譚波;吳福忠;楊萬勤;楊玉蓮;王奧;康麗娜;;雪被去除對川西高山森林冬季土壤溫度及碳、氮、磷動態(tài)的影響[J];應用生態(tài)學報;2011年10期

8 劉琳;吳彥;何奕忻;吳寧;孫庚;張林;徐俊俊;;季節(jié)性雪被對高山生態(tài)系統(tǒng)土壤氮轉(zhuǎn)化的影響[J];應用生態(tài)學報;2011年08期

9 徐振鋒;尹華軍;趙春章;曹剛;萬名利;劉慶;;陸地生態(tài)系統(tǒng)凋落物分解對全球氣候變暖的響應[J];植物生態(tài)學報;2009年06期

10 楊萬勤;鄧仁菊;張健;;森林凋落物分解及其對全球氣候變化的響應[J];應用生態(tài)學報;2007年12期

本文編號：2876616