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滨海沙地厚荚相思人工林养分特征与植物碳储量

林宇  
【摘要】:木文针对福建省沿海防护林当家树种木麻黄存在生长衰退、树种单、更新困难和防护功能下降等一系列问题,对引种的厚荚相思人工林进行了生长特征、生物量、养分特征和植物碳储量等几个方面的研究,以期为厚荚相思作为沿海防护林树种找到依据和实践基础。其主要研究结果如下: 1.9a生厚荚相思人工林平均树高9.04m,稍低于8a生木麻黄人工林(9.26m),平均胸径10.51cm,高于木麻黄人工林(8.69cm),平均单株材积0.04083m3远大于木麻黄人工林(0.02839m3)。厚荚相思人工林单株平均生物量为51.42kg,是木麻黄(25.87kg)的2倍。可见厚荚相思生长速度极快,并能够适应滨海沙地的恶劣环境,且表现良好。 厚荚相思人工林乔木层生物量达到128.57t·hm-2,高于木麻黄(114.97t.hm-2)。厚荚相思人工林乔木层各个器官生物量的分配顺序为:树干树枝树根树叶,树干生物量为54.69t·hm-2占整个人工林乔木层生物量的42.54%,树叶的生物量最少,仅占8.10%。木麻黄人工林乔木层生物量分配顺序为:树干树根树枝树叶,与厚荚相思不同,木麻黄人工林中树根的生物量占整个乔木层生物量的28.14%,仅次于树干,树叶(小枝)生物量最少,仅占到整个乔木层生物量的8.87%。在整个林分生物量中,厚荚相思生物量为143.3t·hm-2,乔木层所占的比例为89.72%,凋落物层生物量占林分总生物量的10.28%。木麻黄人工林生物量为125.46t·hm-2,其中乔木层所占的比例为91.64%,凋落物层为8.36%。 厚荚相思根系深度达1.2m比木麻黄(0.8m)深,木麻黄根的生物量有近一半积累在0-20cm内,其0.05cm的细根生物量占细根(0.2cm)生物量的近1/2。厚荚相思与木麻黄都具有根瘤,厚荚相思平均单株根瘤生物量为20.9g,小于木麻黄(97.2g)。 2.厚荚相思和木麻黄标准木各个器官大量元素分配特征。两个树种N含量现不同,厚荚相思各个器官N含量的顺序为:树叶树根树枝树皮树干,木麻黄为:树叶树皮树根树枝树干;两个树种P和K含量顺序都是树叶树皮树根树干树枝。厚荚相思树叶P的含量达到0.6387mg·kg-1,是树枝的两倍。厚荚相思各器官P的含量均大于同器官的木麻黄;厚荚相思地上部分(不包括树皮)各个器官K的含量均小于木麻黄,但是地下部分(树根)K含量却高于木麻黄。厚荚相思各器官Ca含量均明显小于木麻黄,各器官的含量顺序为:树叶树干树枝树根树皮。厚荚相思树叶Mg含量最高,树干、树枝和树根中Mg含量均小于木麻黄,而树叶和树皮Mg吨含量高于木麻黄。 微量元素分配特征。厚荚相思树干和树枝Na含量小于木麻黄,但在树叶、树皮和树根Na含量却高于木麻黄,两者树叶Na的含量均高于其他器官;厚荚相思各器官Fe含量比木麻黄低,两树种Fe的含量都是树根树叶树皮树干树枝;厚荚相思Mn的含量远远低于木麻黄,其含量仅为木麻黄的1/4-1/26,各器官的含量顺序为树叶树皮树干树枝树根;厚荚相思各器官Zn的含量顺序为树干树枝树叶树根树皮,厚荚相思树枝和树干Zn含量大于同器官的木麻黄。厚荚相思各个器官Cu含量均小于木麻黄,地上部分的含量平均仅为木麻黄的1/2,厚荚相思在地下部分Cu的含量远高于地上部分,表现为树根树叶树干树枝树皮。 3.厚荚相思和木麻黄人工林年凋落物量分别为7616.60kg·hm-2和8218.07kg·hm-2,厚荚相思凋落物量最高值出现在3月份达1552.60kg·hm-2,最低值出现在11月是114.00kg·hm-2;木麻黄凋落物量最高值在7月份达2048.67kg·hm-2,最低出现在1月份为74.67kg·hm-2。厚荚相思和木麻黄人工林凋落物的主要成分是凋落叶,生物量分别占年凋落量的93.1%和75.6%,木麻黄凋落果占19.3%。厚荚相思人工林凋落物总量月动态呈双峰模式,分别在3月和6月出现峰值;木麻黄人工林凋落物总量的月动态呈现出单峰模式,其峰值出现在7月份。4.厚荚相思人工林凋落物养分归还量中,N归还量(120.514kg·hm-2·a-1)木麻黄人工林(95.585kg·hm-2·a-1); P的年归还量为3.813kg·hm-2.a-1木麻黄(2.246kg·hm-2·a-1);K的年归还量为20.182kg·hm-2·a-1木麻黄(28.387kg·hm-2·a-1)厚荚相思与木麻黄Na和Zn的年归还量相当,Na归还量分别为0.041kg·hm-2·a-1和0.043kg·hm-2·a-1,Zn归还量分别为0.313kg·hm-2·a-1和0.324kg·hm-2·a-1;厚荚相思凋落物Fe、Mn和Ca的年归还量远小于木麻黄,两者的年归还量Fe分别为1.965kg·hm-2·a-1和4.067kg·hm-2·a-1、Mn分别为1.523kg·hm-2·a-1和4.773kg·hm-2·a-1、Ca分别为36.57kg·hm-2·-1和76.838kg·hm-2·a-1;厚荚相思Cu的年归还量(0.037kg·hm-2·a-1)略少于木麻黄(0.0464kg·hm-2·a-1), Mg的年归还量(23.667kg·hm-2·a-1)大于木麻黄(17.964kg·hm-2·a-1)。厚荚相思人工林凋落物中各种养分的年归还量顺序为:NCaMgK PFeMnZnNaCu木麻黄中凋落物中各种养分年归还量排序为:NCaKMgMnFePZn CuNa。 5.土壤的理化性质分析结果:厚荚相思人工林十壤容重比木麻黄林土壤容重大;厚荚相思林土壤层在0-40cm的孔隙度逐渐增大,20-40cm孔隙度为40.05%,约是0~10cm孔隙度(20.6%)的2倍。木麻黄林土壤总孔隙度在各层相差不明显,但明显大于厚荚相思林孔隙度,其在0-10cm范围内的孔隙度是厚荚相思的2倍多,因此在0-10cm的土壤含水量比厚荚相思的大。木麻黄林的土壤含水量0-40cm都高于厚荚相思,仅在40-60cm稍低于厚荚相思,木麻黄林土壤平均含水量高于厚荚相思。两者的pH值基本一致,由地面往地下呈逐渐升高趋势。 6.厚荚相思人工林土壤不同层次的养分含量(全量)分析。厚荚相思和木麻黄人工林土壤N含量由地面往地下呈逐渐下降趋势;厚荚相思和木麻黄人工林土壤各层中K和Na的含量分布比较均匀且较接近。厚荚相思林四个土壤层次中P含量呈递减趋势,木麻黄林呈先升高后下降趋势;两树种土壤各层次Mg含量随着土壤深度增加而减少。厚荚相思各土壤层Ca的含量均大于同土壤层的木麻黄。厚荚相思和木麻黄土壤中各个层次Fe和Mn的含量基本一样,木麻黄每个层次的Fe含量都稍大于厚荚相思;厚荚相思各个土壤层次Zn的含量相差很大,木麻黄各层次的Zn含量差异性不明显;厚荚相思各个土壤层次Cu的含量随着土层加深现而减少。 土壤中各种有效营养元素测定:厚荚相思土壤20-40cm处水解性N含量比0~10cm和10-20cm的低,木麻黄表层土壤中水解性N的含量较厚荚相思高。两者在有效P的含量上基本一致,都是土壤表层含量高于其他层次,两者在各个层次的含量相差不大。厚荚相思20~40cm速效K含量大于同层次木麻黄。 7.厚荚相思乔木层碳贮量为63.99t·hm-2,其中各个器官的碳贮量大小顺序为:树干(27.84t·hm-2)树枝(17.38t·hm-2)树根(13.57t·hm-2)树叶(5.20t·hm-2),分别占乔木层碳贮量的43.50%、27.16%、21.21%和8.13%。木麻黄乔木层碳储量为53.16t·hm-2,各器官碳贮量大小顺序为树干(23.75t·hm-2)树根(14.86t·hm-2)树枝(9.79t·hm-2)树叶(4.76t·hm-2),分别占总碳贮量44.67%、27.95%、18.42%和8.96%。厚荚相思和木麻黄凋落物层的总碳贮量分别为6.28t·hm-2和4.56t·hm-2,其中落叶占主要部分。9a生厚荚相思人工林和8a生的木麻黄人工林碳贮量分别为70.27t·hm-2和57.72t·hm-2,其中乔木层分别占总碳贮量的91.1%和92.1%。 厚荚相思凋落物C的年归还量为3.863t·hm-2略高于木麻黄(3.825t·hm-2)。厚荚相思凋落叶和凋落枝的C年归还量分别为3.61t·hm-2和0.253t·hm-2。木麻黄凋落物各组成C的年归还量表现为叶果枝。9a生厚荚相思人工林凋落物C归还量季相动态规律为夏季春季冬季秋季;8a生木麻黄人工林凋落物C归还量季节变化规律是夏季春季秋季冬季。两个树种在夏季凋落物碳归还量均显著高于其它三季,在春季相互之间凋落物C归还量差异不明显。


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