川西亞高山-高山森林林窗對(duì)凋落葉分解的影響.pdf

1、凋落物分解是陸地生態(tài)系統(tǒng)養(yǎng)分循環(huán)和有機(jī)物質(zhì)周轉(zhuǎn)的基本過程，但受到各種生物與非生物因素的影響。林窗對(duì)光、溫、水等環(huán)境因子的再分配，可能改變凋落物分解相關(guān)的水熱動(dòng)態(tài)及生物活性，從而改變凋落物分解過程。在受季節(jié)性雪被影響明顯的區(qū)域，林冠對(duì)林窗內(nèi)外冬季降雪、光照和其他環(huán)境因子的再分配必將影響著季節(jié)性雪被期的土壤水熱動(dòng)態(tài)及相關(guān)的生物活性，從而影響季節(jié)性雪被期及生長(zhǎng)季節(jié)的凋落物分解，而且可能使生長(zhǎng)季節(jié)與非生長(zhǎng)季節(jié)的凋落物分解對(duì)林窗大小的響應(yīng)存在截然

2、不同的特征。然而，迄今尚無林窗對(duì)不同關(guān)鍵時(shí)期的凋落物分解影響的研究報(bào)道。因此，本論文以地處青藏高原東緣、受季節(jié)性雪被和凍融循環(huán)影響明顯的川西亞高山/高山森林為研究對(duì)象，基于“亞高山/高山森林林窗對(duì)凋落物分解過程的影響與林窗大小和海拔決定的季節(jié)性雪被有關(guān)，不同關(guān)鍵時(shí)期（土壤初凍期、深凍期、融化期和生長(zhǎng)季節(jié)初期、中期、后期）的凋落物分解對(duì)林窗的響應(yīng)不同”的科學(xué)假說，采用凋落物分解袋法，研究海拔2998m(A1)、海拔3309 m(A2)和海

3、拔3598 m(A3)的森林林窗對(duì)紅樺和岷江冷杉凋落葉分解的影響。主要結(jié)果如下:
　　(1)川西高山森林林窗大小以中小型為主，63.64％以折干形成，密度為14.67個(gè)/hm-2。擴(kuò)展林窗(EG)和林冠林窗(CG)分別占森林景觀面積的12.60％和23.05％，干擾頻率分別為115.25 m2 hm-2a-1和63.02 m2 hm-2 a-1，林窗周轉(zhuǎn)率為260.30 a。林窗以單株形成為主，形成木徑級(jí)集中于40～60 cm，樹

4、高主要在25～30m，每株形成EG和CG面積分別為103.20m2和56.43 m2。邊界木平均胸徑為50.16 cm，胸徑結(jié)構(gòu)分布曲線尖峰左偏，平均胸徑和高度與EG和CG面積呈冪函數(shù)相關(guān)。
　　(2)紅樺和岷江冷杉凋落葉兩年的質(zhì)量損失率分別為43.69～51.06％和39.00～47.66％，半分解周期分別為1.782～2.413和2.041～2.768a，非生長(zhǎng)季節(jié)質(zhì)量損失占全年質(zhì)量損失比例分別為39.00～62.05％和46

5、.71～61.32％。與林下相比，林窗形成降低了三個(gè)海拔紅樺凋落葉質(zhì)量損失率，且林窗面積越大降低越顯著;相反，林窗形成增加了3309m和3598m岷江冷杉凋落葉質(zhì)量損失率，且林窗面積越大增加越顯著，但降低了2998m岷江冷杉凋落葉質(zhì)量損失率。同時(shí)，林窗顯著(P＜0.05）增加了紅樺凋落葉分解周期，且林窗面積越大增加越顯著，岷江冷杉凋落葉分解周期在2998m隨林窗面積增加而增加，在3309m和3598m隨林窗面積增加而降低。另一方面，林窗

6、大小顯著影響（P＜0.05）紅樺和冷杉凋落葉各關(guān)鍵時(shí)期的質(zhì)量損失速率，特別是第一年的質(zhì)量損失速率。與林下相比，林窗形成顯著(P＜0.05）降低了三個(gè)海拔紅樺凋落葉第一年質(zhì)量損失速率，增加了2998m和3309m第二年質(zhì)量損失速率;林窗形成顯著(P＜0.05）增加了3309 m和3598m岷江冷杉凋落葉第一年質(zhì)量損失速率，降低了2998m質(zhì)量損失速率，而岷江冷杉凋落葉第二年質(zhì)量損失速率隨海拔變化顯著不同。
　　(3)林窗形成顯著(P

7、＜0.05)增加了2998 m和3598 m紅樺凋落葉碳?xì)埩糍|(zhì)量，對(duì)3309m影響不顯著;而林窗形成顯著降低了3309m和3598 m岷江冷杉凋落葉碳?xì)埩糍|(zhì)量，增加了2998m碳?xì)埩糍|(zhì)量。林窗對(duì)紅樺凋落葉氮?dú)埩糍|(zhì)量的影響隨海拔增高而減弱，相反，對(duì)岷江冷杉凋落葉氮?dú)埩糍|(zhì)量的影響表現(xiàn)為3309m＞3598m＞2998m。林窗形成對(duì)紅樺和岷江冷杉凋落葉磷殘留量的影響無明顯的海拔差異。同時(shí)，與林下相比，林窗形成顯著（P＜0.05）降低了2998

8、m和3309 m紅樺凋落葉第一年碳釋放速率，2998m、3598m第一年和3309m第二年氮釋放速率以及三個(gè)海拔第一年磷釋放速率，增加了三個(gè)海拔紅樺凋落葉第二年碳釋放速率，2998m和3598m第二年氮釋放速率以及2998m和3309m第二年磷釋放速率。而林窗形成顯著（P＜0.05）增加了3309m和3598m岷江冷杉第一年碳釋放速率，2998m第二年、3309m第一年和3598m兩年氮釋放速率以及3309m第一年和3598m第二年磷釋

9、放速率，降低了3309m第二年岷江冷杉凋落葉氮釋放速率以及2998m和3598m第一年磷釋放速率。
　　(4)2998 m、3309 m和3598m林窗紅樺凋落葉木質(zhì)素殘留質(zhì)量分別降低了35.44％～54.35％、32.87％～42.74％和12.15％～33.97％，而岷江冷杉凋落葉分別降低了-0.14％～12.83％、3.48％～24.46％和2.46％～7.37％。與林下相比，三個(gè)海拔大林窗下的紅樺凋落葉其木質(zhì)素殘留質(zhì)量均高

10、于林下，而岷江冷杉凋落葉的木質(zhì)素殘留質(zhì)量均低于林下。2998m林窗紅樺凋落葉木質(zhì)素?fù)p失速率以第一年生長(zhǎng)季節(jié)最大，3309m和3598m木質(zhì)素?fù)p失速率以第一年非生長(zhǎng)季最大，而2998 m和3309m林窗岷江冷杉凋落葉木質(zhì)素?fù)p失速率第二年生長(zhǎng)季節(jié)前表現(xiàn)為凈富集現(xiàn)象，但3598m木質(zhì)素?fù)p失速率在第二年非生長(zhǎng)季節(jié)表現(xiàn)為凈釋放速率。同時(shí)，2298m、3309m和3598m林窗紅樺凋落葉纖維素殘留質(zhì)量分別降低了69.30％～71.91％、63.85

11、％～68.86％和65.75％～69.04％，而岷江冷杉凋落葉分別降低了57.94％～62.69％、59.63％～69.72％和57.58％～64.82％。與林下相比，林窗促進(jìn)了2998m紅樺凋落葉纖維素分解，抑制了岷江冷杉凋落葉纖維素分解。與此相反，林窗抑制了3309m和3598m紅樺凋落葉纖維素分解，促進(jìn)了岷江冷杉凋落葉纖維素分解。各海拔林窗兩種凋落葉的纖維素?fù)p失速率均以第一年非生長(zhǎng)季節(jié)最高。
　　(5)林窗顯著影響(P＜0.

12、05)紅樺和岷江冷杉凋落葉C/N、木質(zhì)素/氮比和木質(zhì)素/纖維素。林窗形成顯著降低了2998m和3309m紅樺凋落葉第二年內(nèi)非生長(zhǎng)季節(jié)及3598m第二年生長(zhǎng)季節(jié)的C/N，增加了2998m兩年的生長(zhǎng)后期，3309m兩年的生長(zhǎng)中期及3598 m第一年初凍期和深凍期的C/N。而林窗形成顯著降低了2998m和3309m岷江冷杉凋落葉第一年深凍期以及3598m兩年初凍期和融化期期的C/N;增加了2998m和3309m兩年初凍期及3598m第二年生長(zhǎng)

13、初期的C/N。同時(shí)，林窗形成顯著（P＜0.05）增加了紅樺凋落葉2998m和3309m第一年初凍期、生長(zhǎng)初期及3598m第一年深凍期、融化期的木質(zhì)素/氮比值;降低了2998m和3309m第二年初凍期、深凍期及3598m第一年生長(zhǎng)初期至第二年初凍期的木質(zhì)素/氮比。林窗形成顯著(P＜0.05)增加了三個(gè)海拔岷江冷杉凋落葉第二年深凍期的木質(zhì)素/氮比值。此外，林窗形成顯著增加紅樺凋落葉2998 m和3309 m第一年初凍期、生長(zhǎng)初期、生長(zhǎng)中期及

14、3598m第一年融化期至第二年深凍期的木質(zhì)素/纖維素比;降低了紅樺凋落葉2998m和3309m第二年生長(zhǎng)后期及3598 m第二年融化期至生長(zhǎng)中期的木質(zhì)素/纖維素比。而林窗形成顯著(P＜0.05)增加了岷江冷杉凋落葉2998m和3309m第一年融化期及3598m第一年深凍期至生長(zhǎng)初期的木質(zhì)素/纖維素比值;降低了2998m和3309 m第一年生長(zhǎng)初期及3598m兩年生長(zhǎng)中期的木質(zhì)素/纖維素比值。
　　(6)三個(gè)海拔紅樺和冷杉凋落葉質(zhì)量

15、損失速率與第一年深凍期溫度及融化期凍融循環(huán)次數(shù)顯著相關(guān)。3598 m兩個(gè)樹種凋落葉第一年深凍期碳釋放速率與溫度顯著相關(guān)，3309 m兩個(gè)樹種凋落葉第二年深凍期碳釋放速率與溫度顯著相關(guān)，3309m和3598 m兩個(gè)樹種凋落葉碳釋放速率與第一年深凍期凍融循環(huán)次數(shù)顯著相關(guān)。2998m紅樺3309m的岷江冷杉凋落葉氮釋放速率與溫度顯著相關(guān)，而3309 m紅樺和3598 m岷江冷杉凋落葉質(zhì)量損失速率與凍融循環(huán)次數(shù)顯著相關(guān)。紅樺和岷江冷杉凋落葉磷釋