两种土壤基质中木本植物凋落物分解特性比较

【摘要】凋落物及其分解是森林生态系统中碳循环、养分循环的重要进程之一,同时影响森林更新及土壤微生物多样性。植物功能性状被广泛应用于探讨不同植物物种凋落物的分解差异及全球凋落物分解规律中。由于资源条件的差异植物形成不同的资源利用策略以进行新陈代谢及获取养分,具不同的植物功能性状,从而可把植物生态对策与凋落物分解联系起来。在长期的营养物质交换与循环过程中,为适应生长地区的气候及土壤养分条件植物通过协调地上与地下器官的植物功能性状形成一致的生态对策。植物器官间在性状上的联系是否影响其凋落物的分解,形成植物地上、地下器官间分解的相互关系及器官间在分解过程中养分变化的相互关系?因而,为探讨生态对策与凋落物分解能力的关系,更好地理解地上、地下生态系统间的联系,本文选取不同生态系统中的适生植物地上、地下各器官凋落物(包括粗根、细根、细枝与叶片),运用分解袋法在两种土壤基质中(石灰岩与砂岩)进行为期2年(其中凋落叶为1年)的本位及交叉分解实验。通过计算凋落物分解常数K、质量损失及测定凋落物元素(N、C、P、K、Ca,Mg、Mn),比较不同器官类型凋落物的分解速率、养分变化及分析其相关性,同时研究两种生态系统中不同采集来源及不同土壤基质中凋落物的分解速率与养分变化差异。研究结果如下：1、不同器官类型及植物种类的凋落物分解具有差异性,比较细根、粗根、细枝及叶片的分解常数,结果显示凋落物分解在细根与粗根间无差异,而在根、细枝及叶片间存在差异,各器官凋落物分解常数从大到小依次为：根>叶片>细枝,即根分解最快、细枝分解最慢。植物各器官凋落物间分解具正相关性,且分解1年后的细根与细枝、细根与粗根及分解2年后的粗根与细根呈现出显著正相关关系。比较不同生活型植物(常绿植物与落叶植物)在两种土壤基质和两种采集来源分解1年后的差异,除细枝外落叶植物凋落物的分解常数都显著大于常绿植物。2、凋落物中各种营养元素的含量差别较大,且在不同器官类型间具有差异性。元素含量由多到少依次为C>Ca>K>N>Mg>P>Mn,凋落物中C的含量最高,平均值为467.102g/kg。大量元素中P在凋落物中的含量最低,为0.455g/1(g。同种元素在不同凋落物类型中含量不同,叶片中的N、K含量大于根,细枝最低：凋落物中Ca含量由多到少依次为叶片、细枝、根；P含量在细枝中含量最低,而叶片的Mn含量较其他凋落物类型高。凋落物分解速率与初始N、P、K和Mg显著正相关,与C显著负相关。营养元素的变化在不同器官类型凋落物间具有差异性,细枝的各养分变化(C与Mn除外)均大于其他器官类型,而叶片的Mn元素变化显著高于其他器官,细根与粗根间的养分变化无差异。凋落物分解速率与C、K与Mg养分变化具有显著正相关关系。分析养分变化在两两器官间的相互关系,结果表明两两器官间的养分变化具有相关性,其中细根-粗根凋落物间的C、Ca、K及Mn养分变化的拟合曲线斜率接近1。3、凋落物分解在两种采集来源与两种土壤基质中不同。来源于海石公园的细根与粗根其分解显著快于缙云山的地下凋落物,细枝与叶片在两种采集来源中的分解无差异,分解1年与分解2年表现出相同结果。凋落物分解1年后,细枝与叶片在两种基质中的分解具有差异性,且在砂岩基质中分解快于石灰岩基质,细根与粗根无差异性,分解2年数据与分解1年表现出相同趋势。进一步比较同地区同种类型凋落物在两种土壤基质中的分解能力,结果表明来源于海石公园和缙云山的叶片在砂岩基质中分解均显著快于石灰岩基质,采集于缙云山的细枝在砂岩基质中分解快于石灰岩基质,其他类型凋落物在两种土壤基质中分解无差异。比较两种地区植物凋落物中的养分含量,海石公园植物各凋落物的P含量显著高于缙云山地区。在四种金属元素含量中(K、Ca、Mg、Mn),除Mn外海石公园凋落物的金属元素含量都高于缙云山地区。具体表现为两种采集来源的细根与细枝的Ca含量具有显著差异,且海石公园凋落物的元素含量高于缙云山地区；海石公园细根的K、Mg含量同样显著高于缙云山；细根、粗根与叶片的Mn含量在两种来源中具有显著差异,海石公园凋落物的Mn元素含量都低于缙云山地区,有别于其他金属元素。植物不同器官凋落物间的分解常数具有一致性,落叶植物各器官凋落物在不同土壤基质中或不同采集来源的分解都快于常绿植物。同时凋落物两两器官间的养分变化具有一致性。两种生态系统中的植物形成不同的资源利用策略,喀斯特地区为养分快速循环,缙云山为养分慢速循环,且植物凋落物分解能力与生态对策具有一致性。
【作者】刘文丹；
【导师】陶建平；
【作者基本信息】西南大学，生态学，2014，硕士
【关键词】凋落物分解；养分循环；生态对策；植物功能性状；植物经济型谱；

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