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火力楠和樟树人工林生态系统碳和养分储量研究

火力楠和樟树人工林生态系统碳和养分储量研究

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作者：郑欣颖华南农业大学

学位级别：硕士

森林碳储量的研究是全球碳循环研究的热点,森林碳库的变化对全球气候变暖、维护生态平衡具有重要的意义。本文以韶关市曲江县小坑国家森林公园(原小坑林场)内的火力楠(Michelia macclurei)和樟树(Cinnamomum camphora)人工林为研究对象... 详细信息

森林碳储量的研究是全球碳循环研究的热点,森林碳库的变化对全球气候变暖、维护生态平衡具有重要的意义。本文以韶关市曲江县小坑国家森林公园(原小坑林场)内的火力楠(Michelia macclurei)和樟树(Cinnamomum camphora)人工林为研究对象,采用径级标准木法对两种人工林乔木层生物量进行计算,并对单位面积内乔灌草、凋落物生物量分配格局进行分析,同时估算了人工林系统(乔木层、灌木层、草本层、土壤层和凋落物层)的单位面积碳储量、营养元素储量,并进一步探讨元素化学计量特征、土壤理化性质对两种人工林的影响,分析比较两种林分各指标的异同,以期为优良碳汇人工林树种的筛选提供理论依据。结果表明:(1)采用已建立的生物量回归模型,对火力楠及樟树林木个体的生物量进行拟合后得到火力楠乔木层各器官生物量大小排序为:干(50.4±1.10)%>枝(20.3±0.63)%>叶(17.2±0.16)%>根(12.1±0.31)%;樟树乔木层各器官生物量大小排序为:干(50.8±3.56)%>根(26.9±0.24)%>枝(15.8±2.86)%>叶(6.5±0.86)%。火力楠和樟树林分不同层次生物量分配规律为:乔木层>凋落物层>草本层>灌木层。火力楠乔木层生物量大于樟树乔木层生物量,而灌木层、草本层反之。(2)火力楠林乔木层各器官碳含量总体上差异不大,碳含量的大小顺序为:叶>干>枝>根;樟树林乔木层各器官碳含量有所差异,碳含量的大小顺序为:枝>叶>干>根,火力楠林乔木层干器官碳含量显著大于樟树林,而根器官反之。两种林分各层碳含量的大小顺序均为:乔木层>灌木层>草本层>凋落物层,火力楠林下凋落叶层的碳含量大于樟树林,而乔木层、灌木层和草本层反之。火力楠林乔木层不同器官碳储量分配规律为:干>枝>叶>根,总碳储量为11.04 t/hm,地上部分碳储量约为地下部分的8.5倍;樟树林乔木层不同器官碳储量分配规律为:干>枝>根>叶,总碳储量为6.42t/hm,地上部分碳储量约为地下部分的3倍,火力楠林叶、枝、干的碳储量显著大于樟树林,而根反之。两种林分乔木层、灌木层和草本层地上部分碳储量均比其地下部分(根)大。(3)火力楠和樟树乔木层不同器官全N储量排序分别为:叶>枝>干>根,叶>枝>根>干,火力楠叶、枝、干的全N储量显著大于樟树;全P储量排序分别为:叶>干>枝>根,叶>根>枝>干,根器官反之;全K储量排序均为:叶>根>枝>干。两种林分乔木层叶的全N、全P、全K元素总储量最高,而干最低。三种营养元素储量呈现N储量>K储量>P储量。两种林分乔木层、灌木层和草本层地上部分N、P和K元素储量均大于地下部分。(4)随着土层的加深,火力楠林地各层土壤pH波动幅度小,而樟树林地土壤pH呈现小幅度上升趋势,两种林分各层土壤C、N、碱解N及速效K含量呈现下降趋势,火力楠林地各层土壤全P、全K含量差异均不显著,而有效P含量显著降低,樟树林地各层土壤P、K含量呈现小幅度下降趋势,而有效P含量差异均不显著。(5)火力楠0-20cm、20-40cm、40-60cm土层土壤过氧化氢酶含量差异不显著,60-80cm、80-100cm土层呈现下降趋势,而樟树林地各层土壤过氧化氢酶含量随着土层的加深呈现下降的趋势;两种林地各层土壤酸性磷酸酶、脲酶含量也均呈现下降的趋势。火力楠林地土壤各土层过氧化氢酶含量、60-80cm、80-100cm土层土壤酸性磷酸酶含量及20-40cm、40-60cm、60-80cm和80-100cm土层土壤脲酶含量均显著大于樟树林地。(6)火力楠林地土壤总C储量为259.26t/hm,其土壤C储量随土层的加深而呈现上升的趋势;樟树林地土壤总C储量为203.97t/hm,其土壤C储量随土层的加深整体呈现下降的趋势。两种林地土壤P储量和K储量均随土层的加深而呈现上升的趋势,而土壤N储量呈现波动状。火力楠林地各层土壤P储量均大于樟树林地,K储量反之,两种林地中三种土壤营养元素储量排序均为:K>N>P。(7)火力楠和樟树林分系统碳储量分配格局均为土壤层>乔木层>凋落物层>草本层>灌木层。火力楠林分系统总碳储量显著大于樟树林分系统,其中乔木层碳储量显著大于樟树乔木层碳储量,而灌木层、草本层及凋落物层差异不显著。火力楠和樟树林分系统N、P、K储量分别为238628.68kg/hm和326579.02kg/hm,排序均为土壤层>乔木层>凋落物层>草本层>灌木层。火力楠乔木层N、P、K储量均大于樟树乔木层,而灌木层反之。(8)两种林分乔木层C:N最小值均出现在叶,火力楠叶、枝、干的C:P、C:K比值均大于樟树,而根反之。火力楠林乔木层的C:N、C:P、C:K和N:P均大于樟树,而灌木层和草本层反之。

关键词：林分生物量碳储量营养元素储量土壤特性化学计量特征

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滇池东大河小流域土壤侵蚀及养分流失的同位素示踪研究

滇池东大河小流域土壤侵蚀及养分流失的同位素示踪研究

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作者：王永平山东理工大学

学位级别：硕士

土壤侵蚀是全球最主要的生态环境问题之一,其生态破坏后果严重,同时制约着社会和经济的快速发展。滇池作为云南省境内第一大淡水湖,流域内水土流失问题严重,受到各界的广泛关注,解决水土流失问题,恢复当地生态环境已成当务之急。从小流... 详细信息

土壤侵蚀是全球最主要的生态环境问题之一,其生态破坏后果严重,同时制约着社会和经济的快速发展。滇池作为云南省境内第一大淡水湖,流域内水土流失问题严重,受到各界的广泛关注,解决水土流失问题,恢复当地生态环境已成当务之急。从小流域尺度上探究不同土地利用类型下的土壤侵蚀及养分流失特征,能够为当地土地利用变化对滇池流域面源污染及土地退化的影响研究提供可靠的参考依据,对减缓生态压力、改善生态环境、评价退耕还林以来的水土保持效益具有重要的现实意义。本研究选取滇池南部的东大河小流域为研究靶区,通过Cs、Pb双同位素联合示踪技术对该流域内土壤侵蚀进行定量分析及评价,旨在探究不同土地利用下的土壤侵蚀特征,并在土壤侵蚀的基础上,与养分流失相结合,揭示不同土地利用类型对土壤侵蚀及养分流失的影响,并通过土壤养分含量化学计量特征反映土壤质量现状。主要研究结果如下:(1)基于Cs、Pb背景值模型、采样方法及背景值剖面特征,确定了东大河小流域Cs、Pb背景值分别为972.05Bq·m;22161.24Bq·m。不同土地利用类型对土壤侵蚀具有一定的影响,Pb示踪的侵蚀模数略高于Cs示踪结果,但两种同位素示踪土壤侵蚀结果吻合度较高。不同土地利用类型中平均土壤侵蚀模数表现为耕地(1637.01t·km·a)>撂荒地(1121.23t·km·a)>草地(962.65t·km·a)>林地(673.15t·km·a)的规律,其中林、草地中出现了沉积,表明林、草地具有较好的水土保持效果,有利于流域内的生态恢复。此外,流域内不同土地利用类型的总侵蚀量主要受土地利用类型的面积影响。除部分耕地处于中度侵蚀状态外,其他3种土地利用类型均处于中度侵蚀以下,但平均侵蚀模数仍旧高于当地容许土壤侵蚀量,土壤侵蚀现象依然严重。(2)林、草地侵蚀主要受自然因素的影响,在10～25°坡度范围内,林、草地中侵蚀模数较大,在耕地中,土壤侵蚀模数与坡度呈明显的正相关关系;林地中植被覆盖度小于0.4时,侵蚀较为严重,因此在退耕还林工程实施过程中,应优先退耕坡度较大的耕地,并且适当加强10～25°坡度范围内的山坡防护,并对植被覆盖度较低的地区采取适当密植的措施。(3)不同土地利用类型对土壤养分含量分布和流失量具有一定影响,其中总有机碳(TOC),总氮(TN)相关性较为显著,在不同土地利用类型中的流失规律也均表现出耕地>草地>撂荒地>林地的规律,总磷(TP)与TOC、TN流失规律不同并且与二者的含量并无显著相关性,TP在4种土地利用类型中的流失规律为:耕地>撂荒地>草地>林地。表明在东大河小流域内,土壤TP的分布特征与迁移规律与TOC、TN不同。3种养分流失与土壤侵蚀具有较好的线性相关关系,土壤侵蚀对养分流失影响较大。林地中的土壤侵蚀以及3种养分的流失量均为最小,反映出林地对土壤侵蚀及养分流失减缓作用明显,有必要继续推广退耕还林工程。4种土地利用类型中,除草地土壤TP处于4级水平外,其他养分均处于3级以上水平,表明土壤虽受侵蚀影响但养分状况仍相对良好。(4)土壤碳氮比(C/N)、氮磷比(N/P)、碳磷比(C/P)数值较低,表明在各种用地类型中,土壤能够为植物生长提供充足的氮素供应,且在生长过程中主要受氮素影响;土壤中有机质矿化速率较快,磷的有效性较高。综上表明流域内虽存在土壤养分流失现象,但土壤养分供应水平相对较好。

关键词：东大河流域土壤侵蚀养分流失同位素示踪化学计量特征

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不同草地管理方式对土壤养分及其化学计量的影响研究——以西藏那曲县为例

不同草地管理方式对土壤养分及其化学计量的影响研究——以西藏那...

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作者：李梦天西北师范大学

学位级别：硕士

草地承包制度实施后,受水源限制及牧户依赖心理等原因,青藏高原草地出现了单户管理方式(相邻牧户之间通过设立围栏来划分草地,下称单户)和联户管理方式(两户及两户以上的牧户共用草地,且牧户之间没有用围栏规定边界,下称联户)共存的局... 详细信息

草地承包制度实施后,受水源限制及牧户依赖心理等原因,青藏高原草地出现了单户管理方式(相邻牧户之间通过设立围栏来划分草地,下称单户)和联户管理方式(两户及两户以上的牧户共用草地,且牧户之间没有用围栏规定边界,下称联户)共存的局面。事实上,联户管理是对传统游牧方式的效仿,目前在青藏高原牧区已普遍存在,但伴随这种草地管理方式所产生的一系列问题(包括是否解决围栏带来的问题,是否产生新问题,对畜牧业生产、牧民收入及草地质量有何影响等)都需要进一步深入研究,为此,对比研究单户和联户所产生的影响,不仅可为我国合理化管理草地提供一定科学依据,也可为加快牧区畜牧业发展提供些许建议。现阶段,因小尺度地面实测数据不足、高原地区地域的差异性,再加之已有学者表明未来针对二者的研究重点应放在土壤质量方面,基于此,本论文以西藏那曲为研究区,通过野外调查及取样,对两种管理方式下(24户单户和20户联户(全为冬季草场))的土壤养分及其土壤化学计量特征进行了对比研究,具体结果如下:(1)30 cm土壤剖面上,除土壤pH值和有效磷,联户土壤有机碳(SOC)、全氮(STN)、全磷(STP)和碱解氮显著高于单户,分别比单户高出14.4%、12.8%、9.3%和16.2%,其中,联户的值分别为84.31 g·kg、6.87 g·kg、0.59 g·kg和0.43g·kg,单户的值分别为73.67 g·kg、6.09 g·kg、0.54 g·kg和0.37 g·kg。垂直方向上,除pH值随土壤深度的增加而显著增加,其他各养分含量均随土壤深度的增加而减少,有表聚性。(2)除150 cm土层,联户STN:STP显著高出单户11.5%外,单户与联户土壤化学计量特征均没有差异;垂直方向上,不管是单户还是联户,05 cm土层的SOC:STP和STN:STP均显著高于150 cm;单户150 cm层SOC:STN显著大于05 cm,联户虽也有此趋势,但差异不显著。(3)土壤pH值与有效磷、SOC:STN呈极显著正相关(P化学计量特征均呈极显著正相关;除与SOC:STN呈极显著负相关,STN与各养分指标均呈极显著正相关;STP与碱解氮、有效磷和STN:STP呈极显著正相关,与SOC:STN呈极显著负相关;除与SOC:STN不相关,碱解氮与其余指标均呈极显著正相关;有效磷与SOC:STP和STN:STP呈极显著正相关;SOC:STN与SOC:STP呈极显著正相关,与STN:STP呈显著负相关;SOC:STP与STN:STP呈极显著正相关。其中,土壤SOC与STN的相关系数最高,为0.81。除SOC和STN之间存在显著线性相关关系外,其余各养分指标及其化学计量特征之间均存在非线性耦合关系。除有效磷,SOC、STN、STP、pH值、碱解氮均对SOC:STN有显著影响;SOC:STP与SOC、STN、STP和碱解氮密切相关;STN:STP受STN、STP和碱解氮的影响。综上所述,相较于单户,联户管理方式下土壤质量更优,更有利于保护草地。因此,政府应加强对牧民联户的指导培训,构建出更规模化、完整化的生产体系;其次,应尽可能保护现存联户体或将草地承包经营权扩大,实施奖励措施,积极鼓励更多单户合并为新的联户体。而牧民应根据当地草地情况和畜牧业发展条件来尽可能保留原有的游牧元素,如季节性转场等。此外,不能单独使用土壤化学计量特征来评价西藏那曲地区土壤质量,需和土壤养分状况结合使用。

关键词：青藏高原单户管理联户管理土壤养分化学计量特征

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氮磷添加对内蒙古草原植物—土壤系统碳氮分布特征的影响

氮磷添加对内蒙古草原植物—土壤系统碳氮分布特征的影响

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作者：方昭中国科学院大学(中国科学院教育部水土保持与生态环境研究中心)

学位级别：硕士

本研究以内蒙古地区3种草原类型区草地群落为研究对象,研究不同气候条件下草地群落生物量、化学计量特征及其碳氮分布规律对氮磷添加的响应差异,旨在为全球变化背景下我国退化草地恢复和治理工作提供理论基础和建议,同时也为准确分析与... 详细信息

本研究以内蒙古地区3种草原类型区草地群落为研究对象,研究不同气候条件下草地群落生物量、化学计量特征及其碳氮分布规律对氮磷添加的响应差异,旨在为全球变化背景下我国退化草地恢复和治理工作提供理论基础和建议,同时也为准确分析与预测氮沉降背景下草地碳源汇变化和碳收支提供科学依据及基础资料。主要结果如下:(1)内蒙古草地群落结构和物种组成较为简单,其物种科属种分布较为分散,物种多样性和群落生产力沿东北-西南方向样带整体呈现先降低后上升的变化趋势,3种草原类型区物种多样性指数整体无显著差异(P>0.05),而草甸草原群落生产力显著高于典型草原和荒漠草原(P0.05);而典型草原各站点化学计量比无显著变化趋势。不同土层土壤化学计量比对N添加水平变化趋势大致相同,其中,3个草原类型区0-10cm和10-30cm土壤C/N随N添加水平呈下降趋势,土壤N/P呈现先上升后下降的变化趋势,而C/P则变化趋势不显著(P>0.05)。不同P添加水平下3种草原类型群落C/N变化比例相差不大,而群落C/P(-41.31%19.99%)和N/P(-43.16%27.72%)下降比例以荒漠草原最大,而草甸草原和典型草原较为接近。随施磷水平的升高,群落C/N逐渐增加,而群落C/P和N/P逐渐下降。3种草原类型0-10cm和10-30cm土壤C/P和N/P均随P添加水平呈显著下降趋势,而C/N随P添加水平变化趋势不显著(P>0.05)。(4)氮磷添加对经度梯度下各站点草地群落生物量碳氮库都有提升作用,其生物量碳氮库变化比例均随氮磷添加水平的增加而增加。不同N添加水平对典型草原地上生物量碳氮库的促进比例弱于草甸和荒漠草原,而草甸和典型草原地下生物量碳氮库和总生物量碳氮库的变化比例均高于荒漠草原。而不同P添加水平对荒漠草原地上生物量碳氮库的促进比例高于草甸和典型草原,典型草原地下生物量碳氮库和总生物量碳氮库的促进比例高于草甸和荒漠草原。不同氮磷添加水平对不同土层土壤碳氮库的促进作用整体较弱,其中荒漠草原不同土层土壤碳氮库变化比例均小于草甸和典型草原。不同氮磷添加水平下草甸草原草地群落地上活体碳库/根系碳库下降比例最大,荒漠草原地上活体氮库/根系氮库增加比例最大。不同N添加水平下草甸草原碳氮元素在地上活体-土壤和根系-土壤组分间的增加比例大于典型和荒漠草原。不同P添加水平下荒漠草原地上活体-土壤间氮分配增加比例最大,草甸草原根系-土壤间的氮分配比例增加最大。

关键词：内蒙古草原氮磷添加生物量化学计量特征碳氮分配特征

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油松—蒙古栎混交林中油松针叶养分特征及其影响因素研究

油松—蒙古栎混交林中油松针叶养分特征及其影响因素研究

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作者：张藤子沈阳农业大学

学位级别：硕士

养分是植物生长及维持生命活动的物质基础,是提高林木生产力的基本条件,而化学计量和养分内吸收特征能够直接反应植物的养分利用对策。为阐明混交林中树木养分特征及其影响因素,本文以油松为研究对象,研究油松-蒙古栎混交林与油松纯林... 详细信息

养分是植物生长及维持生命活动的物质基础,是提高林木生产力的基本条件,而化学计量和养分内吸收特征能够直接反应植物的养分利用对策。为阐明混交林中树木养分特征及其影响因素,本文以油松为研究对象,研究油松-蒙古栎混交林与油松纯林中油松针叶化学计量和养分内吸收特征的差异,并通过盆栽模拟试验探究不同土壤养分条件下,蒙古栎伴生对油松针叶化学计量和养分内吸收特征的影响。结果如下:油松-蒙古栎混交林中油松胸径和单叶生物量均高于纯林;混交林土壤有机C、全N、全P、速效N、速效P和水溶性Ca含量、C:N、C:P均高于纯林,混交林不仅增加了土壤养分含量,还提高了土壤有机质的分解速率和P的有效性。通过对油松针叶C、N、P化学计量比分析,油松-蒙古栎混交林中油松不同叶龄针叶C:N、C:P均高于纯林,表明混交可以提高油松的养分利用效率。通过对油松针叶养分内吸收率分析表明,混交林中油松1-2、2-3年生养分的内吸收率高于纯林,混交林中油松能够更高效的利用养分,纯林针叶养分主要在针叶凋落前进行内吸收。盆栽幼苗模拟混交试验表明,在不同养分条件下蒙古栎伴生能够显著促进油松地上部分的生长,而只有在低养分条件下对根的生长有显著促进作用;土壤养分水平的增加对油松地上部分生长起到显著地促进作用,对根生长无显著影响。土壤养分水平升高,油松针叶C:N、C:P降低,油松养分利用效率降低,但蒙古栎伴生能够提高油松的养分利用效率。油松针叶N、P、K的内吸收率都随养分水平升高呈降低的趋势,在养分水平较低的情况下,油松会通过提高内吸收率来维持生长;蒙古栎伴生只增加了K的内吸收率。综上,油松-蒙古栎混交能够促进油松生长及提高油松养分利用效率。通过盆栽试验揭示了蒙古栎伴生和养分提高都能够促进油松生长,只有蒙古栎伴生对油松的养分利用效率提高有直接地促进作用。

关键词：油松蒙古栎伴生化学计量特征养分内吸收特征

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雄全异株植物白牛槭功能性状与繁殖补偿机制关系研究

雄全异株植物白牛槭功能性状与繁殖补偿机制关系研究

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作者：朱燕艳北京林业大学

学位级别：硕士

雄全异株繁育系统是被子植物中极为罕见的一类性系统,目前确定的完全意义上的雄全异株植物极为稀少,且多数为灌木和草本植物。本文以雄全异株乔木植物白牛槭为研究对象,在吉林省蛟河林业实验管理局针阔混交林内开展野外实验。选取不同... 详细信息

雄全异株繁育系统是被子植物中极为罕见的一类性系统,目前确定的完全意义上的雄全异株植物极为稀少,且多数为灌木和草本植物。本文以雄全异株乔木植物白牛槭为研究对象,在吉林省蛟河林业实验管理局针阔混交林内开展野外实验。选取不同性别白牛槭植株各8株,在不同花果发育期(盛花期、果实膨大期、成熟期)进行野外取样。分析不同花果发育期白牛槭两性植株与雄株繁殖资源分配、功能性状及碳氮磷元素计量特征,并从功能性状和化学计量特征角度探讨白牛槭两性植株是否存在繁殖资源补偿机制。研究结果表明：(1)白牛槭两性植株对繁殖资源的投入显著高于雄株;(2)白牛槭花性状存在性别间差异;除了果实膨大期两性植株叶干物质含量显著高于雄株外,营养器官各功能性状在同一花果发育期内性别差异不显著,不同时期间差异显著;(3)白牛槭花氮磷元素含量存在显著性别间差异;营养器官各元素含量同一花果发育期内性别差异均不显著,不同时期尤其是叶片各元素含量差异显著;(4)Pearson相关检验表明白牛槭两性植株不论繁殖器官还是营养器官其资源获取能力、叶片与枝条联系紧密程度均显著高于雄株。结果显示,白牛槭两性植株的繁殖投入显著高于雄树,但两性植株并未因繁殖活动而降低营养生长,这很可能与两性植株存在繁殖资源补偿机制有关。

关键词：雄全异株功能性状化学计量特征权衡关系补偿机制

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黄土高原坝控小流域土壤与泥沙C,N,P计量特征解析

黄土高原坝控小流域土壤与泥沙C,N,P计量特征解析

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作者：周玮莹西北农林科技大学

学位级别：硕士

黄土高原地区沟壑纵横,地形破碎,是我国土壤侵蚀较严重的地区之一。小流域的侵蚀产沙特征主要与自然因素和人类活动密切相关。因此,厘清小流域土壤侵蚀特征对于自然因素和人为因子的响应,有助于为评价黄土高原现有的水土流失治理措施的... 详细信息

黄土高原地区沟壑纵横,地形破碎,是我国土壤侵蚀较严重的地区之一。小流域的侵蚀产沙特征主要与自然因素和人类活动密切相关。因此,厘清小流域土壤侵蚀特征对于自然因素和人为因子的响应,有助于为评价黄土高原现有的水土流失治理措施的效益、确定进一步治理方案提供参考。本研究选择天水市罗玉沟、延安市胡家湾、榆林市埝堰沟和神木县老爷满支毛沟流域为研究对象,采集土壤样品,研究土壤C,N,P化学计量特征的空间分布特征;采集胡家湾、埝堰沟和老爷满支毛沟的淤地坝剖面沉积旋廻泥沙样,分析小流域不同利用类型土壤及沉积泥沙的C,N,P化学计量特征,结合降雨侵蚀力和泥沙量的阶段性变化,反演了流域侵蚀环境变化。主要研究结论如下:1.与1992年陕西省第二次土壤普查结果相比,黄土高原典型坝控小流域内,非裸地的表层土壤C含量及N含量增高,土壤P含量略微降低,表明研究区土壤的有机质输入较1992年有所增加。胡家湾及埝堰沟坝控流域内不同利用类型土壤的C:N均值较低,表明这两个流域的有机碳累积速率低于分解的速率。而老爷满支沟的C:N均值较高,为32.60,表明有机碳的累积速率高于分解速率;胡家湾、埝堰沟和老爷满不同利用类型土壤的N:P均值最高分别为2.19、0.74、1.58,均小于表征土壤氮素缺乏的最小值14,说明研究区的土壤处于较快的矿化作用中。2.通过对不同利用类型的土壤以及泥沙的C,N,P计量特征显著性分析,胡家湾流域的N含量,埝堰沟和老爷满支沟的C:P在不同土地利用类型土壤以及泥沙中具有显著差异,说明N含量及C:P对于土地利用类型的变化相应敏感,因此可作为人为因素对小流域环境影响的反映指标。3.根据泥沙量的累积距平百分比曲线的明显拐点,可将坝控流域产沙分为四个阶段。胡家湾流域分为1975—1977年、1978—1981年、1982年—1991年及1992—2003年四个阶段;埝堰沟流域分为1960—1964年、1965—1983年、1984—1986年及1987—1990年四个阶段;老爷满流域分为1978—1986年、1987—1989年、1990—1997年及2001—2013年阶段。将泥沙量与降雨侵蚀力和N含量、C:P数据标准化后进行拟合,用霍罗特公式计算贡献率。胡家湾流域在第1阶段内的土壤侵蚀模数依次为1103 t/(km·a)、6973 t/(km·a)、2142 t/(km·a)及1498 t/(km·a);在第1阶段,降雨贡献率分别为95.60%和78.68%,人为因素对小流域的增沙贡献率分别为4.4%和15.9%,在第3阶段内,降雨贡献率分别为97.42%和57.12%,降雨是促进第3阶段侵蚀产沙的主要因素,人为因素综合表现减沙,贡献率为2.31%和0.08%。埝堰沟流域在第1阶段的侵蚀模数分别为26224 t/(km·a)、5899 t/(km·a)、25838 t/(km·a)、14095 t/(km·a);在第1、3、4阶段,人为因素分别表现为增沙0.3%、52.63%和40.08%,降雨贡献率分别为98.86%、39.41%和25%,自然因素和人为因素分别为第1和第3、4阶段侵蚀产沙的主要因素。老爷满流域在第1阶段的侵蚀模数分别为10091 t/(km·a)、14746 t/(km·a)、7257 t/(km·a)、6057 t/(km·a);在第1阶段,人为因素对小流域侵蚀产沙综合表现为增沙0.11%和2.83%,降雨在第1阶段贡献率为82.08%,是该阶段小流域侵蚀产沙的主要因素,在第3阶段,人为因素表现为减沙作用。4.黄土高原从南到北典型小流域土壤C,N,P含量随着纬度的增加而减小,土壤的C与N含量空间变化具有一致性。相比之下,土壤P含量及N:P具有更小的变异性。在1978年至1990年间,三个典型坝控流域中,埝堰沟流域的C,N,P化学计量特征变化较为平稳,除C:P和P含量外,其他计量特征均在1984—1986年有明显变化,指示侵蚀环境发生改变。老爷满流域的C,N,P化学计量特征则在1988年—1990年发生明显波动,指示期间流域侵蚀环境的改变。

关键词：化学计量特征沉积泥沙 C:P 降雨侵蚀力

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山杜英和黧蒴锥人工林生态系统碳和养分储量研究

山杜英和黧蒴锥人工林生态系统碳和养分储量研究

引用

作者：佘汉基华南农业大学

学位级别：硕士

本研究以广东省韶关市小坑林场的山杜英Elaeocarpus sylvestris和黧蒴锥Castanopsis fissa 2种生态公益林为研究对象,采用标准木法构建了2个树种乔木层各组分干重与胸径的回归方程,对2种林分的生物量(乔木层、灌木层、草本层和凋落物)... 详细信息

本研究以广东省韶关市小坑林场的山杜英Elaeocarpus sylvestris和黧蒴锥Castanopsis fissa 2种生态公益林为研究对象,采用标准木法构建了2个树种乔木层各组分干重与胸径的回归方程,对2种林分的生物量(乔木层、灌木层、草本层和凋落物)干重进行了估测,并分析了生态系统(乔木层、灌木层、草本层、凋落物层和土壤层)有机碳和营养元素含量、储量及其分配特征,探讨了乔木层、凋落物层和土壤层碳氮磷钾的化学计量特征,以便为研究生态公益林的固碳能力以及养分管理提供科学依据。结果表明:(1)2种林分乔木层各组分干重与胸径的回归方程拟合效果好,数学模型的决定系数在0.760-0.955之间。(2)山杜英人工林林分生物量为34.90 t/hm,黧蒴锥为66.55 t/hm,2林分各层次生物量所占比例大小排序均为乔木层>草本层>凋落物层>灌木层,以乔木层占绝对优势,山杜英为76.7%,黧蒴锥为93.3%。乔木层各组分生物量分配规律为干>枝>根>叶。(3)山杜英人工林林分平均碳含量为463.79 g/kg,黧蒴锥为476.65 g/kg,山杜英林分碳含量(g/kg)的大小排序为灌木层(480.82)>乔木层(474.79)>凋落物层(465.38)>草本层(434.17),黧蒴锥为凋落物层(506.11)>灌木层(483.61)>乔木层(471.81)>草本层(445.06)。(4)山杜英人工林林分平均氮含量为11.32 g/kg,黧蒴锥为9.67 g/kg,山杜英林分氮含量(g/kg)的大小排序为凋落物层(15.27)>草本层(10.73)>灌木层(10.29)>乔木层(8.98),黧蒴锥为凋落物层(13.30)>草本层(9.98)>灌木层(8.00)>乔木层(7.38)。山杜英人工林林分平均磷含量为0.74 g/kg,黧蒴锥为0.92 g/kg,山杜英林分磷含量的大小排序为灌木层(0.78)>凋落物层(0.76)>草本层(0.72)>乔木层(0.69),黧蒴锥为灌木层(1.33)>草本层(1.08)>乔木层(0.71)>凋落物层(0.55)。山杜英人工林林分平均钾含量为7.24 g/kg,黧蒴锥为5.68 g/kg,山杜英林分钾含量的大小排序为灌木层(10.86)>草本层(9.23)>乔木层(6.13)>凋落物层(2.74),黧蒴锥为草本层(9.89)>灌木层(6.73)>乔木层(4.57)>凋落物层(1.53)。(5)山杜英和黧蒴锥人工林土壤层容重范围分别为0.95-1.63和1.22-1.50 g/cm,土壤层pH范围分别为3.51-3.80和3.59-3.76,有机碳含量范围为6.09-22.96和8.10-18.73 g/kg,全氮含量范围为0.67-1.68和0.78-1.54 g/kg,全磷含量范围为0.45-0.52和0.66-0.84 g/kg,全钾含量范围为20.31-22.51和17.91-19.87 g/kg,碱解氮含量范围为56.64-155.62和75.33-143.99 mg/kg,有效磷含量范围为0.05-0.27和0.13-0.62 mg/kg,速效钾含量范围为19.44-40.09和65.05-97.68 mg/kg,土壤过氧化氢酶范围为1.71-4.23和2.54-3.13 mg/kg,酸性磷酸酶范围为73.67-530.76和164.42-428.77 mg/kg,脲酶范围为96.50-406.58和133.98-394.08 mg/kg。(6)山杜英和黧蒴锥人工林生态系统碳储量分别为153.03和219.69 t/hm,山杜英林的分配格局为土壤层(136.37)>乔木层(12.85)>凋落物层(1.77)>草本层(1.57)>灌木层(0.46),黧蒴锥林为土壤层(188.54)>乔木层(29.10)>草本层(1.13)>凋落物层(0.64)>灌木层(0.27)。山杜英和黧蒴锥生态系统氮储量为13.05和16.15 t/hm,山杜英林的分配格局为土壤层(12.81)>乔木层(0.14)>凋落物层(0.05)>草本层(0.04)>灌木层(0.01),黧蒴锥林为土壤层(15.87)>乔木层(0.24)>草本层(0.03)>凋落物层(0.01)>灌木层(0.01)。山杜英和黧蒴锥生态系统磷储量分别为6.78和10.00 t/hm,分配格局均为土壤层(6.75、9.95)>乔木层(0.01、0.02)>草本层(0.003、0.003)>凋落物层(0.002、0.001)>灌木层(0.001、0.001)。山杜英和黧蒴锥林的钾储量分别为302.99和263.91t/hm,分配格局均为土壤层(302.823、263.716)>乔木层(0.113、0.168)>草本层(0.037、0.026)>灌木层(0.012、0.004)>凋落物层(0.005、0.004)。(7)山杜英人工林乔木层C:N

关键词：山杜英黧蒴锥碳储量养分储量化学计量特征

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穿透雨减少和磷添加对热带低地季雨林叶凋落物分解的影响

穿透雨减少和磷添加对热带低地季雨林叶凋落物分解的影响

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作者：王文秀中国林业科学研究院

学位级别：硕士

凋落物是指在生态系统内,由地上植物组分产生并归还到地面,作为分解者的物质和能源,借以维持生态系统功能的所有有机质的总称。凋落物分解是生态系统养分循环的关键过程之一,对分解过程的研究有助于理解生态系统的生物地球化学循环和土... 详细信息

凋落物是指在生态系统内,由地上植物组分产生并归还到地面,作为分解者的物质和能源,借以维持生态系统功能的所有有机质的总称。凋落物分解是生态系统养分循环的关键过程之一,对分解过程的研究有助于理解生态系统的生物地球化学循环和土壤有机质的形成。近年来全球气候变化现象不容忽视,它所导致的干旱现象与生物多样性变化,将会对凋落物分解速率及养分流失动态产生直接或间接影响。目前,已有大量的研究关注干旱对凋落物分解的影响及混合凋落物分解中的多样性效应。但是热带地区普遍受磷限制,所以对于热带地区来说,研究干旱与磷添加的交互效应也尤为重要。因此,本文选取海南省三亚市甘什岭热带低地季雨林生态保护区为研究地,选取该地区相对多度较高、不同化学、形态特征的4个树种叶凋落物为研究对象,分别为铁凌(Hopea exalata)、白茶树(Koilodepas bainanense)、黑叶谷木(Memecylon nigrescens)、山油柑(Acronychia pedunculata),基于林内穿透雨减少(模拟干旱)和磷添加双因素交互控制实验平台,共设计3个随机区组,每个区组设置4个处理:模拟干旱处理D(-50%降雨)、磷添加处理P(+50Kg P hmyr)、模拟干旱×磷添加处理DP(-50%降雨×+50Kg P hmyr)、空白处理C。首先,研究4个处理下的4种叶凋落物单种分解快慢与C、N流失动态变化,以探究模拟干旱、磷添加对叶凋落物分解的影响机制及土壤中磷的可用性是否调控干旱对叶凋落物分解的影响。其次,研究由铁凌、白茶树、黑叶谷木、山油柑4个树种叶凋落物组成的11组混合叶凋落物(6组两个树种叶凋落物+4组三个树种叶凋落物+1组四个树种叶凋落物=11组)分解中的多样性效应,基于混合分解中的C、N损失与质量损失,计算混合叶凋落物分解中的补偿效应、选择效应、净多样性效应,以探究混合叶凋落物分解中的多样性效应、C、N损失及其与混合叶凋落物不同丰富度的关系,模拟干旱、磷添加及二者交互处理对净多样性效应、C、N损失的影响机制。主要研究结论如下:(1)不同树种叶凋落物因基质质量不同,导致分解速率、C、N损失率存在显著差异。其中,初始N含量较高,C/N比较低的凋落物分解较快;初始N含量较高的叶凋落物释放N,初始N含量较低者富集N;且在凋落物分解过程中,4个树种叶凋落物C含量均一直处于释放状态,N含量因树种不同而存在差异。(2)模拟干旱处理抑制凋落物分解与C、N损失,但与叶凋落物种类有关,初始N含量较高、C\N比较低的叶凋落物受干旱抑制程度较大;磷添加处理促进凋落物分解的C损失、抑制N损失;模拟干旱与磷添加处理存在交互效应,磷添加缓解甚至反转了干旱胁迫对凋落物分解的作用。(3)在11组混合叶凋落物中,其中有10组存在显著多样性效应,且净多样性效应、补偿效应均显著大于零;且混合叶凋落物分解的多样性效应、C、N损失与叶凋落物树种丰富度存在显著正相关关系。(4)模拟干旱、磷添加及二者交互处理对多样性效应均不产生显著影响。主要结论:模拟干旱处理可能通过减弱雨水的淋溶、破碎等物理作用、降低土壤动物、微生物分解者丰富度与活性,间接抑制凋落物分解与C、N损失;磷添加处理可能通过提高土壤微生物分解高碳含量物质的能力,间接促进凋落物C损失,土壤中磷可用性升高,可能导致微生物分解者优先利用土壤中的P,抑制对凋落物的分解,且微生物可能优先完成自身生长繁殖而不是生成用于凋落物分解所需的酶,间接抑制N损失;磷添加处理缓解甚至反转了模拟干旱处理的作用;91%的混合叶凋落物组合中存在多样性效应,且补偿效应占主导,即多样性效应可能来源于资源互补或不同生态位种间互促;多样性效应、C、N损失随着混合凋落物中树种丰富度的增大而增强,丰富度增加提高了凋落物物质资源的丰富性、微环境条件的丰富性,提高了土壤微生物群落的丰富度与活性,促进凋落物分解,促进了多样性效应与C、N损失;模拟干旱、磷添加及二者交互效应不对多样性效应存在显著影响。

关键词：热带低地季雨林凋落物分解干旱多样性效应化学计量特征

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植被恢复对滇东喀斯特坡地土壤团聚体稳定性的影响

植被恢复对滇东喀斯特坡地土壤团聚体稳定性的影响

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作者：方薇云南师范大学

学位级别：硕士

研究滇东岩溶断陷盆地石漠化坡地不同云南松植被恢复类型下土壤团聚体粒径、养分分布积累特征及其稳定性的影响因素,为岩溶脆弱生境土壤培肥、土壤结构改善、植被恢复重建提供参考依据。于2019年1月,在云南省沾益县海峰自然保护区选择... 详细信息

研究滇东岩溶断陷盆地石漠化坡地不同云南松植被恢复类型下土壤团聚体粒径、养分分布积累特征及其稳定性的影响因素,为岩溶脆弱生境土壤培肥、土壤结构改善、植被恢复重建提供参考依据。于2019年1月,在云南省沾益县海峰自然保护区选择研究样地云南松纯林、云南松人工混交林、云南松天然混交林,以灌丛和原生林为对照样地。通过野外调查样地概况,以及室内分析不同植被类型下土层0-10 cm、10-20 cm、20-40 cm、40-60 cm中土壤团聚体粒径分布,碳氮磷含量、化学计量比和稳定性特征,结合土壤理化性质,探究不同植被恢复类型下土壤团聚体稳定性的影响因素。得到结果如下:（1）5种植被类型黏粒含量（＜0.002 mm）占比表现为:云南松人工混交林（48.52%）＞云南松天然混交林（45.58%）＞云南松纯林（43.00%）＞灌丛（25.24%）＞原生林（20.77%）。3种云南松林的土壤含水量和容重高于原生林。云南松纯林＞5mm、2-5、0.25-0.5 mm、＜0.25 mm粒径土壤团聚体质量分数呈表层高而深层低,且主要以1-2 mm、0.5-1 mm粒径土壤团聚体质量分数最高。云南松人工混交林和云南松天然混交林＞5 mm、2-5 mm粒径土壤团聚体质量分数均随土层的加深而减少,0.25-0.5 mm、＜0.25 mm粒径土壤团聚体质量分数随土层的加深而增多,且以2-5 mm粒径土壤团聚体质量分数最高。（2）3种云南松林的6个粒径土壤团聚体有机碳、全氮含量低于灌丛和原生林,且随着土层的加深而减小（除了云南松纯林6个粒径土壤团聚体全氮含量）,呈表层聚集。＞5 mm、＜0.25 mm粒径土壤团聚体有机碳、全氮含量表现出原生林＞灌丛＞云南松人工混交林＞云南松天然混交林＞云南松纯林,可能小粒径土壤团聚体有机碳和氮是从大粒径中转移而来。5种植被林地土壤团聚体全磷含量在土壤4层变化不明显,各粒径间差异不显著（p＞0.05）。云南松纯林土壤团聚体有机碳、全氮、全磷贡献率以1-2 mm粒径为主,云南松人工混交林和云南松天然混交林主要以2-5 mm为主,原生林以＜0.25 mm为主,主要与相关粒径土壤团聚体质量分数高有关。（3）灌丛土壤团聚体C/N（13.08-17.79）＞原生林和云南松天然混交林（10.17-12.28）＞云南松纯林和人工混交林（5.69-11.75）。灌丛和原生林土壤团聚体C/P和N/P（22.00-39.75、1.78-2.39）＞云南松纯林（5.88-7.21、0.56-0.75）＞云南松人工混交林和天然混交林（3.11-6.98、0.45-0.65）。3种云南松林的＞5 mm、2-5 mm、1-2 mm粒径土壤团聚体C/N和C/P随土层的加深而增加,微团聚体（＜0.25 mm）C/N和C/P随土层的加深而减小,且小粒径土壤团聚体（＜0.25 mm）C/N、C/P和N/P略高于大粒径团聚体（＞5 mm）。（4）云南松人工混交林、云南松天然混交林和灌丛的表层土壤团聚体稳定性更好。云南松纯林表层土壤团聚体稳定性较差。4种稳定性指标整体上表现为云南松人工混交林土壤结构稳定性最好,其次为原生林和云南松天然混生林,云南松纯林和灌丛最差。＞5 mm、2-5 mm粒径土壤团聚体质量分数与GMD（几何平均直径）、MWD（平均重量直径）、R0.25呈正比（p＜0.01）,与D（分形维数）呈反比,说明这两种粒径团聚体质量分数越高则团聚体稳定性越好。全磷含量、黏粒含量、土壤含水量与GMD、MWD、R0.25和2-5 mm粒径呈正比;全氮含量、有机碳含量、N/P、C/P、C/N与0.25-0.5 mm、＜0.25 mm粒径土壤团聚体呈正比。黏粒含量、有机碳含量、N/P和C/P是影响滇东高原海峰岩溶山地区不同植被恢复类型下土壤团聚体稳定性的关键因子。较高的黏粒含量可以促进团聚体的形成,同时会增加土壤紧实度。研究表明,滇东高原海峰岩溶山地区土壤中黏粒含量是影响团聚体稳定性的重要因素。3种云南松林各个粒径土壤团聚体有机碳、全氮积累较为缓慢。在云南松生长过程中,土壤团聚体P含量充足,全氮含量是其制约因素,应多施有机肥和氮肥,注重氮素和碳素的归还水平,使养分达到良好的平衡状态,或混交固氮伴生树种以促进云南松的生长。相比云南松纯林,云南松天然混交林恢复取得一定成效,对土壤养分的固定起到重要作用,可以作为该区域植被恢复的主要植被类型。

关键词：滇东喀斯特断陷盆地水稳性团聚体团聚体稳定性云南松土壤养分化学计量特征

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