常绿阔叶林退化过程中土壤的养分库动态及植物的养分利用策略.doc

常绿阔叶林退化过程中土壤的养分库动态及植物的养分利用策略【摘要】：常绿阔叶林是亚热带地区的地带性植被，但长期的人类干扰导致这类森林日益减少，替而代之的是大面积处于不同退化程度的次生林、灌丛、灌草丛和人工林等。本论文针对常绿阔叶林退化的历史根源和现实特点，以土壤氮磷养分库变化，以及土壤氮素的矿化硝化特征为着眼点，重点分析了常绿阔叶林退化过程中地上植被养分归还特征与土壤养分动态的关系，探索土壤养分库变化的成因，诊断土壤养分库变化对植物生长的限制作用，在此基础上，揭示常绿阔叶林及其退化群落主要优势种类的养分利用策略，旨在发现常绿阔叶林退化对植物-土壤系统养分动态的相互影响机制，既为全球变化(尤其是土地利用变化)背景下，常绿阔叶林的生物地球化学循环响应机制研究提供参考，也为保护和恢复常绿阔叶林提供理论基础。在人类活动频繁的浙东丘陵，既分布有处于不同退化程度的次生林、灌丛、灌草丛和人工林等，还在寺庙周围保存着较完好的地带性常绿阔叶林。本文借助空间代替时间法，通过对该地区常绿阔叶林退化过程中土壤养分库动态和植物养分利用策略的调查与分析，初步获得以下主要结果和结论：1常绿阔叶林退化导致了土壤碳库和养分库的衰减通过对常绿阔叶林各退化类型土壤碳库和养分库的比较表明：土壤有机碳库和氮磷养分库含量从大到小依次为，成熟常绿阔叶林、次生林、灌丛、灌草丛和人工林，而土壤无机氮库则没有遵从以上顺序。统计显示，常绿阔叶林退化不仅导致土壤有机碳库含量的显著下降，也使得土壤氮磷养分库含量显著下降。对有机碳库(-37.71)、氮库(-48.39)和磷库(-35.17)削减效应最大的退化类型为成熟常绿阔叶林退化为次生林，其余退化类型也都不同程度的导致了土壤有机碳库和氮磷养分库含量的下降，唯一特别的是，在次生林退化为灌丛时土壤氮库含量有所增加(+1.31)，以及灌丛退化为灌草丛时土壤磷库含量有所增加(+4.56)。从以上结果可以看出，常绿阔叶林退化为次生林、灌丛、灌草丛和人工林的过程中，土壤养分库和碳库含量逐步递减，相对而言，常绿阔叶林退化为次生林后，对土壤养分库和碳库的影响效应持久，而退化为其它类型后，也都显著降低了土壤养分库和碳库含量，因此，可以认为常绿阔叶林顶级群落土壤是亚热带丘陵地区最大的土壤碳库，是区域生态系统最大的碳汇之一，对维持区域碳平衡和养分贮蓄功不可没。常绿阔叶林退化过程中土壤养分库下降和碳汇消失是一个复杂的过程，不同性质的人类干扰方式、土地利用历史及其植物种类组【关键词】：常绿阔叶林退化土壤养分库氮素矿俗硝化凋落物N:P养分利用效率资源响应效率养分利用策略【学位授予单位】：华东师范大学【学位级别】：博士【学位授予年份】：2006【分类号】：S714【目录】：摘要8-13Abstract13-20第一章前言20-351研究目的和意义20-222研究历史概述22-293本文的主要研究内容294研究地概况与退化植被类型确定29-305研究路线306样地描述30-347实验方法34-35第二章常绿阔叶林退化过程中土壤养分库和碳库的特征35-471材料与方法35-3611样地选择和资料来源3512样品采集和室内分析35-3613数据处理和统计分析362结果36-4221常绿阔叶林不同退化类型的土壤养分库和碳库36-3722常绿阔叶林退化过程中土壤养分库和碳库的响应率37-3823不同类型人工林的土壤养分库和碳库38-4124砍伐干扰对土壤养分库和碳库的影响41-423讨论42-4731常绿阔叶林退化过程中土壤的养分库和碳库特征42-4532影响退化常绿阔叶林土壤养分库和碳库特征的主要因素45-47第三章常绿阔叶林退化过程中土壤有机氮素的矿化特征47-691材料与方法48-5011实验设计4812野外培养48-4913无机氮提取和化学分析4914数据处理49-502结果50-5921土壤无机氮库的季节动态50-5322不同群落类型土壤氮素的矿化硝化速率及季节动态53-5523常绿阔叶林不同退化类型土壤氮素的矿化硝化速率55-5724人工林和次生林土壤氮素矿化硝化速率的比较57-5825砍伐干扰对土壤氮素矿化硝化速率的影响58-593讨论59-6931常绿阔叶林退化对土壤可利用性氮素的影响59-6132常绿阔叶林退化对土壤氮素矿化硝化特征的影响61-6533常绿阔叶林退化对土壤氮素矿化硝化机制的影响65-69第四章凋落物特征与土壤养分动态的关系69-941材料与方法70-7111凋落物收集和处理7012凋落物层采集和处理70-7113养分成分分析7114数据处理712结果71-8821凋落物凋落特征71-7622地表凋落物层特征76-7823凋落物特征与土壤养分动态的关系78-883讨论88-9431常绿阔叶林不同退化类型的凋落物特征88-9032常绿阔叶林退化对凋落物养分归还的影响90-9133常绿阔叶林退化对凋落物层特征的影响91-94第五章常绿阔叶林退化过程中土壤养分限制特征的诊断94-1121材料与方法95-9711植物群落的N：P化学计量特征95-9612植物群落的养分利用效率和资源响应效率96-9713统计分析972结果97-10321植物群落的N：P化学计量特征97-10022植物群落的养分利用效率和资源响应效率100-1033讨论103-11231常绿阔叶林退化过程中植物群落的养分限制特征103-10832常绿阔叶林退化对群落养分利用效率和资源响应效率的影响108-112第六章常绿阔叶林及退化群落主要优势种的养分利用策略112-1251材料与方法113-11511实验设计113-11412样品分析11413数据处理和统计分析114-1152结果与分析115-11921种群水平叶片的养分特征115-11622不同退化阶段叶片养分含量和养分重吸收的变化特征116-11923根茎比特征1193讨论119-12531优