滨海沙地卷荚相思和尾巨桉人工林养分生物循环和固碳能力

【摘要】：我国东南沿海沙地的防护林树种以木麻黄为主，近年来木麻黄出现了树种单一，生长衰退和更新困难等问题，本文对滨海沙地后沿树种卷荚相思和尾巨桉的养分循环能力和固碳能力做了研究，以期能够找到两者作为沿海沙地防护林树种的依据和实践基础。研究结果如下： 1、滨海沙地8年生卷荚相思和尾巨桉人工林生长量具有明显的差异性，两者的平均胸径（8.5cm11.31cm）、树高（7.5m13.9m）、单株材积（0.0226m~30.0634m~3）和保存率（82.6%94.13%）都明显不同。卷荚相思人工林乔木层总生物量是38.67t·hm~(-2)，各器官中树根的平均生物量最大（12.69t·hm~(-2)），占总生物量的32.81%，平均生物量最小的是树叶，生物量为2.45t·hm~(-2)，各器官生物量顺序为树根树干树枝树皮树叶。尾巨桉人工林乔木层总生物量是79.75t·hm~(-2)，各器官中树干的平均生物量最大（39.12t·hm~(-2)），占总生物量的46.18%，树叶生物量最小，仅占总生物量的4.2%，各个器官的生物量大小顺序为：树干树根树枝树皮树叶。 2、卷荚相思人工林凋落物的年产量约为3565.2kg·hm~(-2)，凋落物的主要组成成分是树叶，年凋落量是2418.33kg·hm~(-2)，约占整个卷荚相思人工林年凋落量的84.75%，其次是杂，占总凋落量的22.74%，年凋落量为810.87kg·hm~(-2)，凋落量最少的是花果和树皮，两者的年凋落量分别为11.33kg·hm~(-2)和25.33kg·hm~(-2)；尾巨桉人工林凋落物的年产量是6745.93kg·hm~(-2)，约为卷荚相思凋落物年产量的2倍，凋落叶年凋落量为4151kg·hm~(-2)，占总凋落量的61.53%，在各个组分中最大，凋落枝和凋落皮的年凋落量相当，年凋落量分别为850.13kg·hm~(-2)和853.27kg·hm~(-2)，分别占尾巨桉年凋落总量的12.60%和12.65%。 3、卷荚相思人工林一年中凋落物的月动态变化呈单峰模式，在7月份达到最大，凋落量为824.33kg·hm~(-2)，一月份凋落量最低，仅为30.67kg·hm~(-2)；尾巨桉人工林的凋落物月动态变化呈双峰模式，分别在5月份和7月份达到最高峰和次高峰，凋落量分别为1587.2kg·hm~(-2)和1499.2kg·hm~(-2)。卷荚相思全年凋落量的季节动态为：夏季春季秋季冬季，夏季的凋落量最大，占全年凋落量的57.52%，凋落量为2050.5kg·hm~(-2)，冬季的凋落量最小，仅占全年凋落量的7.31%；尾巨桉凋落量的季节变化动态是：夏季秋季春季冬季，与卷荚相思一样，尾巨桉凋落量在夏季最大，凋落量为4315.2kg·hm~(-2)，占全年凋落量的63.97%。 4、卷荚相思人工林凋落叶的分解系数（g·g~(-1)a~(-1)）小于尾巨桉，两者分别为0.4105和0.7069，卷荚相思的半衰期是1.69a，周转期是7.3a，而尾巨桉半衰期和周转期分别为0.98a和4.2a。卷荚相思和尾巨桉人工林凋落物氮的年归还量分别为51.54kg·hm~(-2)和58.44kg·hm~(-2)，磷的年归还量是0.929kg·hm~(-2)，远小于尾巨桉人工林的3.141kg·hm~(-2)，钾的年归还量分别为6.851kg·hm~(-2)和22.386kg·hm~(-2)，钙的年归还量分别为17.113kg·hm~(-2)和48.032kg·hm~(-2)，镁的年归还量分别为13.427kg·hm~(-2)和19.581kg·hm~(-2)，钠的年归还量分别为0.016kg·hm~(-2)和0.042kg·hm~(-2)，铁的年归还量分别为0.746kg·hm~(-2)和2.042kg·hm~(-2)，锰的年归还量分别为0.541kg·hm~(-2)和5.69kg·hm~(-2)，锌的年归还量分别是0.124kg·hm~(-2)和0.253kg·hm~(-2)，铜年归还总量分别为0.026kg·hm~(-2)和0.042kg·hm~(-2)。 5、卷荚相思人工林林下凋落物层生物量与尾巨桉相比甚少，两者分别为2.31t·hm~(-2)和14.54t·hm~(-2)。两者凋落枝生物量占总凋落物层生物量的比重分别为21.41%和39.03%。卷荚相思人工林林下凋落物层氮的蓄积量最大，钠的蓄积量最小，具体蓄积量大小排列为：氮钙镁钾铁锰磷锌铜钠，尾巨桉人工林林下凋落物层中氮的蓄积量也是最大的，最小的同样是钠，具体蓄积量大小排序为：氮钙钾镁锰铁磷锌铜钠。卷荚相思和尾巨桉人工林凋落物最大持水量为6.36t·hm~(-2)和38.75t·hm~(-2)；卷荚相思人工林凋落物最大拦蓄率和最大拦蓄量分别为262.67%和6.02t·hm~(-2)，尾巨桉人工林凋落物最大拦蓄率和最大拦蓄量分别为251.68%和36.21t·hm~(-2)。卷荚相思人工林凋落物层的有效拦蓄率平均为223.27%，高于尾巨桉的213.93%，结合两者凋落物层的蓄积量得出有效拦蓄量分别为5.11t·hm~(-2)和30.78t·hm~(-2)。 6、卷荚相思和尾巨桉人工林生态系统的总碳贮量分别为24.82t·hm~(-2)和49.58t·hm~(-2)。两者乔木层的碳贮量最大，分别占总碳贮量的68.57%和74.59%，碳贮量分别为17.02t·hm~(-2)和36.98t·hm~(-2)；土壤层碳贮量分别占总碳贮量的28.73%和12.93%，碳贮量分别为7.13t·hm~(-2)和6.41t·hm~(-2)。