枫香人工林生态系统生物量和养分的积累与分布
【摘要】：枫香(Liquidambar formosana Hance)是我国上等的用材树种,还是重要的园林绿化树种,同时由于生态效益明显它还是我国生态林的重要组成树种。对枫香林生产力和养分分布的研究,有助于提高其经营水平,对枫香的可持续经营有重要意义。本文采用标准木分析法(乔木)和样方收获法(灌木、草本),对21年生枫香人工林的生物量、生产力、养分的积累与分布进行了测定与分析,结果表明：
枫香人工林单株生物量为70.97 kg,其中树干占60.19%,树皮占9.41%,树枝占8.61%,树根占16.98%,树叶最少,仅占4.81%,树叶偏大的原因是林分密度偏大,营养空间有限。各组分生物量的大小趋势为：树干树根树枝树皮树叶。根系生物量达到了12.05kg,占全株生物量的17.61%。根系生物量主要分布在根头,所占比率达到94%以上,大根占3.49%,粗根和细根分别占1.24%和0.58%。
密度为2175株／hm2的枫香人工林生态系统的总生物量为159.55 t/hm2。其中乔木层生物量为154.37 t/hm2,占据了森林生态系统总生物量的96%以上,表明枫香对林地地力和空间的利用较充分；由于林下活地被物层主要以草本为主,故生物量偏小,仅占0.2%；枯枝落叶层占3.06%。叶面积指数为3.64,非光合作用器官与光合作用器官的比值达到了19.80,说明枫香的树叶少,但生产的干物质多,叶的光合效率高。
枫香人工林生态系统乔木层的净第一性生产力为14.41t·hm-2·a-1;;树干的第一净生产力最高,分配率达到30.68%,表现出较高的生产力,树叶次之,占51.49%；地上部分的分配率达到91.33%,相当于地下部分的6.2倍,占有绝对优势；各器官生产力大小顺序为：树叶树干树根树枝。
林分的土壤有机质含量是a层b层c层(a层0～15 cm,b层15-30 cm,c层30-45 cm)。土壤大量元素排列顺序为K NCaMgP。土壤层微量元素的排列顺序为：FeMnZnPbNiCuCd。
枫香人工林生态系统中,各层次的大量元素的含量排列顺序为：活地被物枯枝落叶层乔木层土壤层。其大小分别为：34.177 g·kg-1,26.484 g·kg-1、19.323g·kg-1、5.884g·kg-1。枫香林生态系统中,各层次的微量元素含量的排列顺序为：土壤层枯枝落叶层乔木层活地被物层。其大小分别为1901.705mg·kg-1,1345.203 mg·kg-1,720.327 mg·kg-1; 674.845 mg·kg-1。
枫香对土壤中营养元素的富集能力是不一致的,树叶对大量元素的富集能力(除Ca外)最强,树干对大量元素的富集能力最弱,大量元素富集能力的总趋势为Ca MgNPK。乔木层各器官对土壤微量元素富集能力的总趋势为Cu Mn Pb ZnCd Ni Fe。
枫香人工林生态系统中养分的空间分布：乔木层枯枝落叶层活地被物层。大量元素的总积累量为1878.841kg·hm-2,其中乔木层大量元素的积累量最大,积累量为1 706.045kg·hm。占整个林分大量元素积累量的90.80%,其次是枯枝落叶层,只占8.63%,活地被物层中大量元素的积累量最小,占0.57%。枫香生态系统中,大量元素的积累总量是：CaNKMgP;微量元素的总积累量为：75 735.49g·hm-2,其中乔木层微量元素的积累量最大,占91.35%,其次是枯枝落叶层含量,占8.37%,活地被物层最小,占0.28%,可见乔木层中微量元素的积累量相当高。各种微量元素的积累含量趋势是：MnFeZnCuPbNiCd。
大量元素的利用效率是每生产1t干物质吸收的大量元素量21.308kg；林分各器官大量元素的利用效率大小排列为：树叶树皮树枝树根树干,其各种大量元素的利用效率大小排列为：CaNKMgP。微量元素的利用效率是每生产1t干物质吸收的微量元素751.474g；林分各器官微量元素的利用效率大小排列为：树叶树皮树枝树根树干。林分各微量元素的利用效率大小排列为：MnFeZnCuPbNiCd。
乔木层大量元素的年净积累量为69.094kg·hm-2·a-1,林分各器官大量元素的年净积累量大小排列为：树干树皮树枝树根。在大量元素年净积累量中，Ca的年净积累量最大,在大量元素年净积累量中,其各种大量元素年净积累量CaNKMgP。各养分元素的年存留量变化总的规律是林冠枝叶积累速率高,树干次之,地下部分最少,同一组分中Ca、N的积累速率最大,依次为K、Mg、P。微量元素的年净积累量为：2 852.314g·hm-2·a-1,林分各器官微量元素的年净积累量大小排列为：树干树根树皮树枝。其各种微量元素年净积累量MnFeZnCuPbNiCd。
【关键词】：枫香林 生物量 生产力 养分含量 养分积累 富积系数 【学位授予单位】：中南林业科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：S718.5
【目录】：
- 摘要4-6
- Abstract6-12
- 1 文献综述12-25
- 1.1 前言12-13
- 1.2 森林生物量和生产力的研究13-20
- 1.2.1 森林生物产量研究的基本概念13
- 1.2.2 国内外研究现状13-14
- 1.2.3 森林生物量研究的主要内容14-18
- 1.2.3.1 不同森林类型的生物量与生产力14-16
- 1.2.3.2 乔木层生物量和生产力的分布16-17
- 1.2.3.3 根系生物量17
- 1.2.3.4 林下植被17-18
- 1.2.4 森林生物量与生产力研究方法和模型18-20
- 1.2.4.1 森林生物量和生产力测定的方法18-19
- 1.2.4.2 森林生物量和生产力模型19-20
- 1.3 森林养分研究20-25
- 1.3.1 国内外研究现状20
- 1.3.2 森林养分问题20-25
- 1.3.2.1 林木营养元素含量的研究20-21
- 1.3.2.2 森林生态系统养分的输入21-22
- 1.3.2.3 林木对养分的吸收和归还22-23
- 1.3.2.4 森林生态系统的养分损失和养分平衡23-24
- 1.3.2.5 林木养分积累与分布24-25
- 2 研究意义25-26
- 3 研究地自然概况26-27
- 4 研究方法27-28
- 4.1 乔木层生物量测定27
- 4.2 林下植被、凋落物生物量测定27
- 4.3 叶面积测定27
- 4.4 土壤的测定27-28
- 4.5 养分含量测定28
- 4.5.1 植物样品养分含量测定28
- 4.5.2 土壤样品养分含量侧定28
- 4.6 数据处理及分析方法28
- 5 枫香人工林生物量28-33
- 5.1 枫香人工林单株生物量28-29
- 5.2 单株枫香根系生物量29-30
- 5.3 枫香人工林林分各层生物量30-31
- 5.3.1 枫香人工林乔木层生物量30-31
- 5.4 枫香叶面积指数与林分生产力的关系31
- 5.5 枫香各器官生物量之间的相互关系31-32
- 5.6 枫香人工林林分生产力32
- 5.7 小结32-33
- 6 枫香林生态系统养分分析33-41
- 6.1 枫香林中土壤养分的分析33-35
- 6.1.1 土壤有机质的含量33-34
- 6.1.2 土壤层大量元素的含量34
- 6.1.3 土壤层微量元素含量的研究34-35
- 6.2 枫香人工林乔木层养分分析35-37
- 6.2.1 乔木层各器官大量元素的含量35-36
- 6.2.2 乔木层各器官微量元素的研究36-37
- 6.3 林下活地被物养分分析37-38
- 6.3.1 林下活地被物大量元素含量37-38
- 6.3.2 林下活地被物微量元素养分含量38
- 6.4 林下枯枝落叶养分分析38-40
- 6.4.1 林下枯枝落叶大量元素含量38-39
- 6.4.2 枯枝落叶层微量元素含量39-40
- 6.5 小结40-41
- 7 乔木层各器官对土壤中营养元素的富集能力41-43
- 7.1 乔木层各器官对土壤中大元素的富集能力41-42
- 7.2 乔木层各器官对土壤中微量元素的富集系数42
- 7.3 小结42-43
- 8 枫香人工林生态系统养分的积累与分布43-47
- 8.1 乔木层各器官大量元素的积累与分布43-45
- 8.2 乔木层各器官微量元素积累与分布45-46
- 8.3 小结46-47
- 9 活地被物层养分的积累47-48
- 9.1 活地被物大量元素的积累47
- 9.2 活地被物微量元素的积累47-48
- 10 枯枝落叶层养分的积累48-50
- 10.1 枯枝落叶层大量元素的积累48-49
- 10.2 枯枝落叶层微量元素的积累49-50
- 11 枫香林生态系统中养分的空间分布50-51
- 11.1 人工林生态系统各层次大量元素的积累与分布50
- 11.1 人工林生态系统各层次微量元素的积累与分布50-51
- 11.3 小结51
- 12 枫香人工林养分利用效率51-53
- 12.1 乔木层大量元素利用效率51-52
- 12.2 乔木层微量元素利用效率52-53
- 12.3 小结53
- 13 枫香人工林乔木层营养元素的年净积累量53-55
- 13.1 21年的乔木层大量元素的年净积累量53-54
- 13.2 21年生的枫香乔木层微量元素的年净积累量54-55
- 14 结论与讨论55-59
- 14.1 结论55-58
- 14.2 讨论58-59
- 14.2.1 创新点58
- 14.2.2 存在的问题及难点58-59
- 参考文献59-68
- 附录:攻读学位期间的主要学术成果68
- 攻读硕士期间参与的主要项目68-69
- 致谢69
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