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长白山岳桦林凋落物分解与土壤动物的相互作用

李晓强  
【摘要】:凋落物分解是陆地生态系统能量转化和物质循环的主要途径,特别是对高山生态系统。土壤动物通过破碎、搅动、摄食和刺激(微生物活性)等活动在凋落物分解过程中起到关键的作用。本论文采用4mm、2mm和0.01mm网孔的网袋对长白山岳桦林三种单一处理的岳桦、牛皮杜鹃和星叶蟹甲草凋落物及三种等质量比混合的岳桦+牛皮杜鹃、岳桦+星叶蟹甲草和岳桦+牛皮杜鹃+星叶蟹甲草凋落物进行了24个月的分解实验。运用方差分析,主成分分析(PCA)、典范对应分析(CCA)等方法比较单一和混合处理凋落物分解速率和养分释放的差异。探讨土壤动物和凋落物分解速率和养分释放间的相互作用关系。主要结论如下: (1)本实验6种凋落物处理中,星叶蟹甲草凋落物分解速率最快,牛皮杜鹃凋落物分解速率最慢。截止到本实验结束分解24个月时,星叶蟹甲草凋落物在4mm、2mm和0.01mm网孔中分别分解了77.13%、80.73%和67.44%。而牛皮杜鹃凋落物在4mm、2mm和0.01mm网孔中分别分解了41.44%、40.40%和38.36%。并且在分解前12个月的分解速率要快于12-24个月的分解速率。岳桦+牛皮杜鹃和岳桦+牛皮杜鹃+星叶蟹甲草混合凋落物,其分解速率高于单种牛皮杜鹃的分解速率;岳桦+星叶蟹甲草和岳桦+牛皮杜鹃+星叶蟹甲草混合凋落物,其分解速率低于单种星叶蟹甲草的分解速率。 (2)总体上随着分解时间的延长,各凋落物处理三种网孔的C残留率逐渐减少呈释放状态;N元素仅在分解前期的6-8个月时间里呈富集状态;P元素仅在分解后期的20-22个时间月里呈富集状态;Ca元素动态在各凋落物处理存在差异;Mg元素仅在分解6个月4mm和2mm网孔的岳桦,分解12个月2mm和0.01mm网孔的牛皮杜鹃凋落物呈富集状态;Mn元素仅在分解18个月4mm和2mm网孔的星叶蟹甲草凋落物呈富集状态。在凋落物分解过程中,混合凋落物与单物种凋落物相比存在促进和抑制元素的释放作用,并且存在网孔的差异。 (3)在24个月的分解时间里,参与凋落物分解的土壤动物共35个类群,隶属于4门7纲。其中优势类群为等节跳科、甲螨亚目和线蚓科。常见类群为9个类群,即山跳科、革螨亚目、圆跳科、双翅目幼虫、疣跳科、辐螨亚目、鳞跳科、球角跳科和马陆目。岳桦+牛皮杜鹃和岳桦+牛皮杜鹃+星叶蟹甲草混合凋落物土壤动物个体密度和多样性指数均在分解8个月时高于单种岳桦和牛皮杜鹃凋落物。岳桦+星叶蟹甲草和岳桦+牛皮杜鹃+星叶蟹甲草混合凋落物土壤动物个体密度和类群数均在分解8个月时高于单种岳桦和星叶蟹甲草凋落物。混合凋落物对土壤动物个体密度,类群数和多样性指数的促进作用只是短期效应。 (4)总体上在24个月的分解时间里,土壤动物对凋落物分解的贡献率在分解初期为抑制作用,在分解的中后期为促进作用。在分解12个月时,土壤动物对牛皮杜鹃凋落物分解的贡献率最大为29.09%。通过网孔的对比发现,土壤动物对C、N、P、Ca、Mg和Mn元素释放过程也存在抑制和促进作用。逐步回归分析显示,土壤动物的个体密度受凋落物Mn残留率影响较大,土壤动物的类群数受凋落物C、Mg和Mn残留率影响较大,土壤动物的多样性指数受凋落物分解速率、Mg和Ca残留率影响较大。典范对应分析表明(CCA)在分解的各个时期不同的元素对凋落物中土壤动物群落的影响存在差异。其中分解18-24个月的4mm网孔中,C残留率对牛皮杜鹃凋落物中土壤动物群落影响较大。分解8、10、18、22和24个月的2mm网孔中,C/N对牛皮杜鹃凋落物中土壤动物群落影响较大。凋落物分解和土壤动物的相互作用关系与土壤动物的食物网,凋落物混合成分和凋落物本身的性质有密切的联系。


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