紫金山栓皮栎林凋落物特性及其对土壤性状的作用

【摘要】：凋落物作为森林生态系统的重要组成部分,对于森林发挥生态服务功能至关重要。凋落物可以固土保水,还能够通过分解进行物质循环和养分的流动。本文以紫金山次生栓皮栎林为研究对象,从凋落物的分解特性、持水特性、截留降水、阻滞地表径流、抑制土壤蒸发及其对土壤理化性质的影响等方面,对凋落物的水文特性及改土功能展开研究。结果发现:(1)凋落物分解速率与C/N、C/P关系密切,其失重率分别与C/N、C/P呈负相关关系(P0.01);与有机C释放率(P0.01)、N释放率(P0.05)呈显著正相关关系。凋落物分解率及养分、有机C释放率用修正后的Olson指数衰减模型拟合发现,紫金山次生栓皮栎林凋落物半衰期为12个月,分解95%所需时间为58.24个月;除去K的拟合度较低外,各营养元素释放率半衰期PMgNCa有机C,且差异显著,其中Ca、N半衰期较为接近,P、Mg半衰期相差不大,各养分元素及有机C分解95%所需时间也表现为差异显著,表现为PMgN有机CCa。(2)通过室内浸水饱和试验发现,凋落物持水率与时间符合对数函数方程递增,并且持水率半分解凋落物全层未分解层;而凋落物吸水速率随时间呈幂指数函数递减,并且吸水速率始终半分解层凋落物全层未分解层。(3)凋落物对降水的截留与其自然持水率及现存量有关。凋落物降水前后自然含水率差值越大、现存量越大,截留降水的能力越强。凋落物最大能够拦截其自身重量1.23倍的降水。此外,由于凋落物在自然环境下,降水到达地面容易入渗到土壤,或者形成地表径流,所以最大自然含水率与浸水试验得到的最大持水率相差较大,百分差达到126.15%。凋落物阻滞径流与凋落物覆盖厚度、径流深及坡度有关,研究发现,凋落物覆盖厚度相同时,径流深影响着产流时间与坡度的关系,随着径流深的增大,产流时间与坡度的关系逐渐从幂函数递减过渡到递减关系。凋落物抑制土壤蒸发主要与凋落物覆盖厚度及土壤含水率有关,土壤含水率越高,覆盖层越厚,抑制作用越强。(4)凋落物分解对土壤理化性质及养分含量存在一定影响。研究发现,凋落物分解能够降低土壤容重与pH,但是降低程度不明显。研究未发现凋落物分解与土壤总孔隙度、毛管孔隙度和非毛管孔隙度存在相关性。凋落物分解过程中的N、P元素的释放,分别与土壤中全N、有效P的含量显著相关(P0.05)。