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中亚热带不同退化林地植物叶片—凋落物层—土壤碳氮磷化学计量特征

李雷达  
【摘要】:恢复和重建森林生态系统已成为当今亚热带区域发展的主题。本研究以湘东山地丘陵区不同退化程度林地(石栎-红淡比-青冈常绿阔叶林、马尾松一石栎一繼木针阔混交林、檵木-杉木-白栎灌木林、檵木-南烛-满山红灌草丛)为对象,比较研究不同退化程度林地主要植物叶片、凋落物层、土壤层C、N、P含量及其化学计量学特征,诊断中亚热带不同退化程度林地养分限制因素,明晰中亚热带退化林地土壤C、N、P含量变化特征,林地退化对土壤肥力的影响,为阐明植物与土壤之间的相互作用和反馈机制,为中亚热带森林恢复与重建及其可持续经营提供科学依据。主要研究结果如下:(1)不同退化程度林地主要植物叶片平均C含量为368.75-438.25 g/kg,平均N含量为11.09-17.19 g/kg,平均P含量为0.46-0.77 g/kg;随着林地退化,主要植物叶片C、N、P含量呈显著下降趋势;中亚热带林地主要植物叶片C、N、P含量低于全球。主要植物叶片平均 C/N,C/P,N/P比分别为 21.94-41.24、596.22-1172.86、21.97-28.32,随着林地退化呈上升趋势。不同退化程度林地植物生长主要受P素限制。N、P具有高度的依存关系和耦合作用,C/N、C/P比明显受C、N、P含量所控制,N/P比主要受到P含量控制。同一种植物在不同林地中,叶片C、N、P含量及其化学计量比值不尽相同,同种植物叶片C含量,C/N比,C/P比总体上随着林地退化而逐渐增高,而N/P比没有明显的变化。(2)不同退化程度林地凋落物层C、N、P平均含量分别为227.20~424.09 g/kg、8.04~11.28 g/kg、0.26~0.38 g/kg,总体上随着林地退化呈下降趋势,且表现为未分解层半分解层已分解层。林地退化显著影响地表凋落物层及不同分解层的C/N比、C/P比和N/P比;随着凋落物分解,C/N、C/P比下降,N/P比没有明显的变化。凋落物层C、N、P含量之间呈极显著的正相关,C/N比、C/P比均与凋落物层C、N、P含量之间呈极显著的负相关,而N/P比仅与P含量呈极显著的线性负相关。植物叶片C含量与凋落物层C含量不相关,植物叶片N、P含量与凋落物层N、P含量呈极显著线性正相关;植物叶片C/N比与凋落物层C/N比之间,植物叶片C/P比与凋落物层C/P比之间不相关,植物N/P比与凋落物层N/P比呈极显著线性正相关。(3)土壤有机C、全N、全P含量随着林地退化而显著下降,各群落土壤有机C、全N、全P含量均随着土壤深度增加而降低。不同退化程度林地土壤C/N比平均值(17.20)高于中国、全球;C/P比平均值为88.58,低于中国土壤平均值;N/P比平均值为5.48,高于中国土壤平均值。表明研究区土壤全N含量相对偏高,P含量是一个重要的限制因子。不同退化程度林地C:N:P平均值均高于中国土壤平均值(60:5:1)。土壤C/N比与土壤有机C含量不存在相关性,与全N、全P含量呈显著负相关,N/P比与土壤有机C、全N含量呈显著正相关,与土壤全P含量不存在相关性,C/P比与全P含量不存在相关性,与有机碳C、全N含量呈显著正相关。(4)不同退化林地各组分C、N、P含量均表现为:植物叶片凋落物层土壤层,植物叶片N含量与凋落物层N含量呈显著的耦合性,而C、P含量则出现分异现象。


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