發(fā)布時間：2017-12-11 21:01

  本文關鍵詞：林下植物功能群喪失對桉樹人工林土壤生態(tài)系統(tǒng)多功能性的影響

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【摘要】：生態(tài)系統(tǒng)多功能性不僅是生態(tài)系統(tǒng)功能和健康的重要標志,也是森林和人類社會可持續(xù)發(fā)展的重要基礎。生物多樣性與生態(tài)系統(tǒng)多功能性(BEMF)的整合研究是對生物多樣性與生態(tài)系統(tǒng)功能(BEF)關系研究的深化,是當今國際生態(tài)學研究的前沿和熱點,同時也是全面認識和準確評估生態(tài)系統(tǒng)結構、功能及可持續(xù)性的最有效途徑。桉樹人工林是我國南方重要的短周期人工用材林,面積450萬hm2,居全球第二位。目前,人工林地上、地下生物多樣性對土壤生態(tài)系統(tǒng)多功能性的影響研究尚少,尤其缺乏短周期桉樹人工林下植物功能群喪失對地下生物多樣性和地上地下生物多樣性對土壤生態(tài)系統(tǒng)多功能性的影響研究,亟待深入探討。本研究基于野外桉樹人工林林下植物功能群調控試驗、土壤氮轉化試驗、凋落物分解試驗以及植物群落、土壤微生物群落、土壤理化性質的調查分析數(shù)據(jù),研究了林下不同植物功能群喪失、土壤微生物群落結構和功能改變對土壤理化性質、土壤氮轉化、土壤碳氮磷儲量、以及凋落物分解等主要土壤生態(tài)系統(tǒng)功能和過程的影響,較系統(tǒng)的探討了地上地下生物多樣性與土壤生態(tài)系統(tǒng)多功能性的關系;通過建立結構方程模型,探討了生物和非生物因素對土壤生態(tài)系統(tǒng)多功能調控的路徑及相對貢獻。主要結果如下:(1)不同植物功能群與土壤養(yǎng)分循環(huán)功能的關系具有不一致性。去除林下木本植物功能群將顯著降低土壤養(yǎng)分的有效性,而去除草本和蕨類植物功能群則顯著提高土壤養(yǎng)分的有效性。林下植被由多功能群組成(多樣性高)的群落比單一功能群組成(多樣性低)的群落更有利于凋落物的分解。(2)土壤氮轉化速率對植物功能群去除的響應不一致。去除木本植物功能群將顯著降低土壤氮氨化速率、硝化速率及礦化速率,而去除草本(含禾草)植物功能群則提高土壤氮氨化速率、硝化速率及礦化速率。木本植物功能群喪失導致土壤養(yǎng)分有效性降低和草本植物功能喪失導致土壤養(yǎng)分有效性提高是產(chǎn)生這一結果的主要原因。(3)去除林下木本植物功能群和去除林下草本(包括禾草和雜草)植物功能群將產(chǎn)生完全不同的土壤生態(tài)效應。去除木本植物功能群將顯著降低土壤微生物碳氮含量、土壤微生物PLFAs含量以及土壤酶活性,去除草本植物功能群則反之。木本植物功能群喪失導致的土壤養(yǎng)分有效性顯著降低是主因。(4)地上植物多樣性與地下微生物多樣性存在明顯的正相關關系。地上、地下群落間的多樣性指數(shù)具有顯著的線性正相關關系,地上植物群落多樣性指數(shù)與地下土壤微生物群落PLFAs含量也呈顯著或極顯著正相關。去除木本植物功能群對土壤微生物群落PLFAs多樣性指數(shù)的影響最大,而去除草本植物功能群對土壤微生物群落PLFAs多樣性指數(shù)的影響較小。其影響機制是去除木本植物功能群植物多樣性喪失率高(40%～75%),而去除草本植物功能群物種喪失率低(8%～25%)。林下木本植物功能群是影響土壤微生物多樣性最重要的驅動因子。(5)地下土壤微生物群落多樣性和土壤生態(tài)系統(tǒng)功能關系與地上植物多樣性和土壤生態(tài)系統(tǒng)功能關系存在一致性。地上植物物種多樣性的增加有利于地下土壤微生物群落多樣性發(fā)展和土壤生態(tài)系統(tǒng)多功能的維持。(6)不同植物功能群提供或維持土壤生態(tài)系統(tǒng)多功能性的能力并不一致。桉樹人工林下,木本植物功能群提供或維持土壤生態(tài)系統(tǒng)多功能性的能力顯著強于草本植物功能群。導致這種現(xiàn)象的主要原因是,木本植物功能群因其能提供更多樣化的凋落物及根系分泌物,能為地下微生物群落提供更多底物和生境,從而增強了土壤養(yǎng)分循環(huán)、養(yǎng)分儲量、氮轉化及酶活性等土壤生態(tài)系統(tǒng)多功能性。(7)桉樹人工林連栽生態(tài)系統(tǒng)退化的機制,主要是通過連栽導致木本植物功能群喪失,引起土壤微環(huán)境質量惡化、養(yǎng)分有效性降低,影響土壤微生物多樣性和土壤酶活性,使生態(tài)系統(tǒng)維持土壤多功能性的能力下降,最終導致整個生態(tài)系統(tǒng)退化。因此,在桉樹人工林撫育中應保留林下的木本植物功能群,以增強土壤養(yǎng)分的有效性,提高土壤微生物生物量及酶活性,維持土壤生態(tài)系統(tǒng)多功能性。
【學位授予單位】：廣西大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：S718.5
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本文編號：1279878