發(fā)布時間：2020-10-29 08:33

　　 在過去幾十年,我國亞熱帶林區(qū)大規(guī)模人工造林活動導(dǎo)致樹種單一化、針葉化現(xiàn)象十分嚴(yán)重,造成生物多樣性下降、森林病蟲害、林地地力衰退和水土流失等-系列問題,威脅區(qū)域生態(tài)安全,降低了森林應(yīng)對氣候變化的能力。針對森林經(jīng)營存在的問題,以及面臨愈演愈烈的全球氣候變化,探討21世紀(jì)合理的森林經(jīng)營模式已成為國際研究熱點。目前我國許多地區(qū)已就森林多功能經(jīng)營進(jìn)行了很多有益探索,常綠闊葉林人工促進(jìn)天然更新林(下稱人促林)是福建省天然用材林更新的重要方法,在林區(qū)造林更新過程中被廣泛運(yùn)用。然而過去人們更多的是關(guān)注人促林林分蓄積量和土壤肥力方面,而缺乏人促林生態(tài)系統(tǒng)碳氮磷積累特征及其動態(tài)變化的探討。土壤磷有效性可能成為阻礙亞熱帶紅壤區(qū)森林生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力和碳庫積累的重要因子,但人促林對土壤磷組分和磷有效性的影響如何目前亦不清楚。為此,本研究從以下兩部分內(nèi)容展開研究：(1)以福建三明35年左右的米櫧人促林、杉木林、馬尾松林及260多年的天然林為研究對象,比較不同森林更新方式生物量、碳氮磷積累特征以及土壤磷素有效性分級,闡明不同森林更新方式對森林各組分碳氮磷儲存和分配格局以及對土壤磷有效性的影響差異；(2)選擇福建省順昌縣不同林齡(21年生、31年生、49年生)米櫧人促林為對象,研究人促林各組分碳氮磷積累和分配格局以及土壤磷有效性隨更新時間的變化。主要研究結(jié)果如下：(1)天然林、米櫧人促林、杉木林、馬尾松林生態(tài)系統(tǒng)碳庫分別為331.57thm-2、291.87 t hm-2、218.79 t hm-2和213.91 t hm-2。植被碳庫占整個生態(tài)系統(tǒng)碳庫比例分別為56.5%、48.9%、42.1%和39.7%,土壤碳庫所占比例為42.3%、50.0%、56.6%和59.4%。米櫧人促林植被碳庫、土壤碳庫顯著高于杉木和馬尾松人工林,這可能是由于物種、林分結(jié)構(gòu)和更新措施差異造成的。米櫧人促林快變碳庫(葉和細(xì)根)和慢變碳庫(枝、干和粗根)均高于杉木林和馬尾松林。米櫧人促林底層土壤(20-100cm)碳庫明顯高于杉木林和馬尾松林,而且米櫧人促林有更多比例的土壤碳向底層分配。四個林分氮庫分別為9.93 t hm-2、8.40 t hm-2、6.08 t hm-2和6.05 t hm-2,植被氮庫占整個生態(tài)系統(tǒng)氮庫比例分別為12.7%、13.3%、5.5%和5.4%,土壤氮庫所占比例為86.5%、86.0%、94.1%和94.4%；磷庫分別為3.95 t hm-2、3.70 t hm-2、3.74 t hm-2和3.73thm-2,植被磷庫占整個生態(tài)系統(tǒng)磷庫比例分別為2.1%、1.6%、0.8%和0.6%,土壤磷庫所占比例為97.9%、98.3%、99.2%和99.4%。米櫧人促林快速循環(huán)氮磷養(yǎng)分庫(葉和細(xì)根)和慢速循環(huán)氮磷養(yǎng)分庫(枝、干和粗根)均高于杉木林和馬尾松林。米櫧人促林土壤氮庫顯著高于杉木和馬尾松人工林,土壤磷差異不顯著。以上研究表明米櫧人促林具有較高的碳氮磷儲存量。(2)21年生、31年生、49年生米櫧人促林生態(tài)系統(tǒng)碳庫分別為223.6 t hm-2、239.4t hm-z和320.5 t hm-2,其中植被層所占的比例分別為44.9%、52.8%、61.2%,土壤碳庫為54.0%、46.2%和38.0%。米櫧人促林不同林齡階段碳積累速率不同,在生長初中期能在樹干快速的積累碳,進(jìn)入近熟林后盡管干年均固碳量處于較低水平,葉、枝和根仍能保持較高的年均固碳量。而米櫧人促林土壤總碳庫并沒有隨林齡的增加而顯著提高。21年生、31年生、49年生米櫧人促林生態(tài)系統(tǒng)氮庫分別為9.16 t hm-2、9.30 t hm-2和11.46 thm-2,其中植被層所占的比例分別為7.7%、12.5%、20.8%,土壤為91.5%、86.7%和78.6%；磷庫分別為3.13 t hm-2、3.12 t hm-2和3.58 t hm-2,其中植被層占生態(tài)系統(tǒng)的總磷庫分別為1.5%、1.7%和3.5%,土壤磷庫所占比例分別為98.4%、98.1%和96.4%。米櫧人促林植被氮磷養(yǎng)分積累隨林齡增加而提高。隨林齡增加,米櫧人促林土壤總氮和總磷儲量亦呈增加趨勢。(3)亞熱帶四個類型森林土壤總磷含量(231-312 mg kg-1)、易活性磷含量(5.04-18.74 mg kg-1)和Bray-I磷含量(0.63-3.87 mg kg-1),相比于溫帶、熱帶地區(qū)森林生態(tài)系統(tǒng)均處于較低水平,該地區(qū)土壤總磷和磷有效性含量低可能是限制林分生產(chǎn)力重要原因。不同更新方式改變土壤有機(jī)磷和有效磷的含量。米櫧人促林表層土壤總有機(jī)磷含量顯著低于杉木林和馬尾松林,但是易活性有機(jī)磷顯著高于杉木和馬尾松人工林。米櫧人促林0-10cm土壤易活性磷顯著高于杉木和馬尾松林,中活性磷顯著低于杉木林和馬尾松林,而閉蓄態(tài)磷以馬尾松最高。植被類型和不同森林更新方式是影響生態(tài)系統(tǒng)活性有機(jī)磷含量的重要因素。(4)米櫧人促林土壤總有機(jī)磷含量隨林齡增加而顯著增大,在各形態(tài)有機(jī)磷,碳酸氫鈉有機(jī)磷、氫氧化鈉有機(jī)磷均隨林齡增加而增大,但各濃鹽酸有機(jī)磷含量差異不顯著�？偀o機(jī)磷隨林齡變化不顯著。米櫧人促林土壤易活性磷和中活性磷含量隨林齡增加而顯著增加,但不同林齡土壤閉蓄態(tài)磷無明顯差異。(5)米櫧人促林不同物種、不同器官氮、磷含量差異顯著,各樹種葉片和細(xì)根氮、磷養(yǎng)分含量高于枝、干和粗根。胸徑大小對米櫧、閩粵栲和木荷不同器官氮磷養(yǎng)分含量影響表現(xiàn)出規(guī)律不同。米櫧人促林10個闊葉樹種葉片N、P含量和N/P分別為11.05-21.66 g kg-1、0.41-0.73 g kg-1和23.8-36.29；杉木葉片N、P含量和N/P分別為9.59 g kg-1、0.61 g kg-1和15.6；馬尾松葉片N、P含量和N/P分別為11.00 g kg-1、0.58 gkg。1和18.9。根據(jù)N,P化學(xué)計量比和P養(yǎng)分含量,10個闊葉樹種和2個針葉樹種均受到磷養(yǎng)分限制�？傊�,與杉木和馬尾松林比較,米櫧人促林具有較高的生物量和碳氮磷積累能力,同時米櫧人促林能夠提高土壤活性有機(jī)磷和易活性磷含量。
【學(xué)位單位】：福建師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2015
【中圖分類】：S714
【文章目錄】：
摘要
Abstract
中文文摘
第一章 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 森林生態(tài)系統(tǒng)碳庫特征研究進(jìn)展
        1.2.1 森林生態(tài)系統(tǒng)碳庫特征
        1.2.2 不同更新方式對森林生態(tài)系統(tǒng)碳庫的影響
        1.2.3 林齡對森林生態(tài)系統(tǒng)碳庫的影響
        1.2.4 其他因素對森林生態(tài)系統(tǒng)碳庫的影響
    1.3 森林生態(tài)系統(tǒng)氮磷積累特征研究進(jìn)展
        1.3.1 森林生態(tài)系統(tǒng)植被氮磷積累與分配
        1.3.2 森林生態(tài)系統(tǒng)土壤氮庫特征
        1.3.3 森林生態(tài)系統(tǒng)土壤磷庫特征
    1.4 土壤磷素形態(tài)和分級方法研究進(jìn)展
    1.5 亞熱帶森林生態(tài)系統(tǒng)土壤磷素特征研究進(jìn)展
    1.6 關(guān)鍵科學(xué)問題、主要研究內(nèi)容和技術(shù)路線
        1.6.1 關(guān)鍵科學(xué)問題
        1.6.2 主要研究內(nèi)容
        1.6.3 技術(shù)路線圖
第二章 研究區(qū)域概況和研究方法
    2.1 研究區(qū)域和試驗地概況
        2.1.1 研究區(qū)域概況
        2.1.2 試驗地概況
    2.2 試驗研究方法
        2.2.1 生物量回歸模型建立
        2.2.2 林分調(diào)查及林分生物量和群落特征分析
        2.2.3 植物樣品采集、碳氮磷測定及分析
        2.2.4 土壤樣品采集、碳氮磷測定
        2.2.5 碳氮磷庫計算
    2.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析
第三章 亞熱帶不同更新方式對生態(tài)系統(tǒng)碳、氮、磷儲量的影響
    3.1 米櫧人促林生物量模型
    3.2 米櫧人促林物種和群落水平各器官碳、氮和磷含量
    3.3 亞熱帶不同更新方式森林喬木層多樣性、AS、ABS
    3.4 亞熱帶不同更新方式森林植被生物量及碳、氮、磷含量和庫
        3.4.1 亞熱帶不同更新方式森林植被生物量分配特征
        3.4.2 亞熱帶不同更新方式森林植被碳、氮、磷含量
        3.4.3 亞熱帶不同更新方式森林植被碳、氮和磷庫
    3.5 亞熱帶不同更新方式森林土壤碳氮磷庫
        3.5.1 亞熱帶不同更新方式森林土壤容重
        3.5.2 亞熱帶不同更新方式森林土壤碳、氮、磷含量
        3.5.3 亞熱帶不同更新方式森林土壤碳、氮、磷庫
    3.6 亞熱帶不同更新方式森林生態(tài)系統(tǒng)碳、氮、磷庫
    3.7 討論
        3.7.1 常綠闊葉林生物量預(yù)測模型適用性
        3.7.2 米櫧人促林各物種氮和磷化學(xué)計量特征
        3.7.3 不同更新方式對植被氮、磷積累的影響
        3.7.4 不同更新方式對土壤氮、磷庫的影響
        3.7.5 不同更新方式對植被碳庫的影響
        3.7.6 不同更新方式對土壤碳庫的影響
第四章 亞熱帶不同更新方式森林土壤磷素形態(tài)及有效性分析
    4.1 土壤總磷、總無機(jī)磷和總有機(jī)磷特征
    4.2 土壤磷素有效性分級特征
    4.3 表層土壤微生物碳含量
    4.4 不同林分土壤PH和氧化鋁/氧化鐵含量
    4.5 土壤磷素與土壤物理化學(xué)特性的關(guān)系
    4.6 討論
        4.6.1 不同更新方式對土壤有機(jī)磷影響
        4.6.2 不同更新方式對無機(jī)磷影響
        4.6.3 不同更新方式對土壤磷素有效性影響
        4.6.4 亞熱帶森林土壤磷素特征
第五章 不同林齡米櫧人促林生態(tài)系統(tǒng)碳、氮、磷積累特征
    5.1 米櫧人促林植被各層生物量及碳、氮、磷含量和庫
        5.1.1 米櫧人促林植被各層生物量
        5.1.2 米櫧人促林植被各層碳、氮和磷含量
        5.1.3 米櫧人促林喬木層、林下植被層和枯落物層碳庫、氮庫和磷庫
    5.2 米櫧人促林土壤容重及C、N、P含量和庫
        5.2.1 米櫧人促林土壤容重
        5.2.2 米櫧人促林土壤碳、氮和磷含量
        5.2.3 米櫧人促林土壤碳、氮和磷庫
    5.3 米櫧人促林生態(tài)系統(tǒng)碳、氮、磷庫及其分配格局
    5.4 討論
第六章 不同林齡米櫧人促林土壤磷素有效性分級及有效性
    6.1 土壤總磷、總無機(jī)磷和總有機(jī)磷
    6.2 土壤速效磷含量
    6.3 土壤磷素有效性和磷素分級特征
    6.4 討論
第七章 生態(tài)系統(tǒng)碳氮積累與土壤磷素有效性的相關(guān)性
    7.1 喬木層碳庫與土壤磷素有效性分級相關(guān)性
    7.2 土壤碳含量與磷素有效性分級相關(guān)性
    7.3 討論
第八章 研究的主要結(jié)論和展望
    8.1 主要結(jié)論
    8.2 本文創(chuàng)新點
    8.3 展望
附錄A：樣木的胸徑、樹高、密度、材積和各部位生物量
參考文獻(xiàn)
攻讀學(xué)位期間承擔(dān)的科研任務(wù)與主要成果
致謝
個人簡歷

【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前2條

1 李加博;廣西天然林赤紅壤碳庫、營養(yǎng)元素及紅外光譜特征研究[D];廣西大學(xué);2017年

2 黃金梅;右江區(qū)兩種珠防林生長特性和CNP化學(xué)計量學(xué)特征[D];廣西大學(xué);2016年

本文編號：2860646