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《浙江农林大学》 2016年
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中国亚热带四种森林类型凋落叶分解过程中不同形态碳和植硅体碳演变规律研究

赵培平  
【摘要】:凋落叶作为森林生态系统中凋落物的主要成分,是土壤有机质的主要来源,在土壤质量维持和全球气候变化方面发挥着重要作用。植硅体碳作为一种稳定性碳的形态,随植物的死亡或凋谢后进入土壤,进而影响土壤稳定性碳库的储量。本研究利用~(13)C-NMR技术,分析了中国亚热带4种典型森林类型(毛竹林、马尾松林、杉木林、常绿阔叶林)凋落叶分解过程中不同形态碳化合物信号强度的变化规律;采用碱溶分光光度法,分析了凋落叶分解过程中植硅体碳含量的变化特征。主要结果如下:(1)分析了4种森林类型凋落叶分解过程,结果表明:4种森林凋落叶经过12个月的分解后,质量损失率分别为:常绿阔叶林(53.80%)马尾松林(52.69%)杉木林(48.31%)毛竹林(41.17%),表明毛竹林和杉木林凋落叶比马尾松林和常绿阔叶林凋落叶更难降解。4种森林凋落叶半分解时间表现为10.5~14.5月,95%分解时间表现为3.91~5.27年。随着凋落叶分解时间的推移,4种森林凋落叶中的N含量逐渐提高,C含量和C/N逐渐降低。凋落叶的C含量、C/N与凋落叶质量残存率之间呈极显著正相关(r=0.9010~0.9840,p0.01,n=12),而N含量与凋落叶质量残存率之间呈极显著负相关(r=-0.9211~-0.9831,p0.01,n=12)。(2)研究了4种森林类型凋落叶分解过程中不同形态碳组分~(13)C-NMR波谱特征,结果表明:随分解时间的增加,4种森林凋落叶羰基碳的信号强度显著增加(0.75~2.08倍),芳香碳则小幅增加(25.14~37.37%),而烷氧碳和烷基碳有增有减。4种森林凋落叶的烷氧碳、芳香碳和羰基碳信号强度与凋落叶质量残存率之间均呈现极显著相关性(r=0.8800~0.9301,p0.01,n=12)。除马尾松之外,其余森林凋落叶的烷基碳信号强度与凋落叶质量残存率之间均无显著相关性。相比而言,采用~(13)C-NMR波谱技术比常规指标更能准确预测凋落物的衰减,因而更有利于深入认识凋落叶分解机制。(3)探讨了4种森林类型凋落叶分解过程中植硅体碳的变化规律,结果表明:各种森林凋落叶分解是硅含量、植硅体含量相对积累的过程,不同森林凋落叶植硅体含量在分解过程中的变幅为:毛竹(139.61~169.69 g·kg-1)、马尾松(7.43~10.98 g·kg-1)、杉木(7.12~11.04 g·kg-1)、常绿阔叶林(7.55~10.54 g·kg-1),而植硅体碳含量变幅为:毛竹(24.52~29.29 g·kg-1)、马尾松(81.55~94.23 g·kg-1)、杉木(109.81~123.71 g·kg-1)、常绿阔叶林(80.94~91.59 g·kg-1)。动态分解过程中,毛竹林凋落叶植硅体与植硅体碳含量与其余3种林分之间有显著性差异(p0.05)。毛竹林凋落叶植硅体和植硅体碳释放速率与其余3种森林之间差异也达到显著水平(p0.05)。总之,4种森林类型凋落叶中,马尾松林和常绿阔叶林凋落叶比毛竹林和杉木林凋落叶更易降解。在分解过程中,4种凋落叶中烷氧碳含量随分解时间的进行不断降低,且占比均高于其余碳组分,对凋落叶的分解起决定作用。采用~(13)C-NMR波谱技术更有利于深入认识凋落叶分解机制。毛竹林凋落叶植硅体含量最高,植硅体碳含量最低。4种凋落叶均具有一定的植硅体碳汇潜力,毛竹最大。凋落物分解速率、植硅体产量、植硅体固碳能力等,是引起森林土壤植硅体碳含量差异的重要因素。
【学位授予单位】:浙江农林大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:S714

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