论文部分内容阅读
杉木（Cunninghamia lanceolata（Lamb.）Hook.）是我国南方重要的速生造林树种,鄱阳湖流域是杉木主产区,杉木林面积和蓄积量分别占流域内乔木林的31.3%和35.5%,对区域生态屏障建设和木材生产战略储备具举足轻重的地位。由于长期连栽和不合理经营,杉木林出现了地力衰退、生产力下降等问题,杉木林土壤、林木养分状况及其生产力维持和稳定受到越来越多地关注。近些年,生态化学计量学广泛应用于研究陆地生态系统元素供应关系,并被作为评价生态系统结构、功能及其稳定性的重要指标。为系统了解鄱阳湖流域杉木林养分特征,本研究以鄱阳湖流域不同区域、不同林分类型以及不同林龄的杉木林为对象,在流域内设置98个面积800 m2杉木林样地,调查、测定和估算植被层（乔木层、灌木层和草本层）、土壤层（0～10,10～20,20～30,30～50,50～100 cm五个土层）、凋落物层（半分解和未分解）的C、N、P含量及储量,分析鄱阳湖流域杉木林植物-凋落物-土壤C、N、P化学计量学及其分异特征。主要结果如下:（1）鄱阳湖流域杉木林土壤C、N、P含量及其化学计量比具有明显的区域性,四个区域土壤全C、N、P含量范围分别为:12.92-36.06 g·kg-1、1.24-1.93 g·kg-1、0.32-0.46 g·kg-1,且均表现为赣东北地区较高,赣中地区较低;土壤C:N、C:P、N:P的范围分别为10.18-19.79、43.73-118.26、3.18-5.67,C:N、C:P表现为赣东北和赣南区域较高,显著大于它区域,赣西北和赣东北杉木林土壤N:P显著高于赣中和赣南区域（p<0.05）。四个区域土壤C、N、P储量的范围分别为:16.71-60.71 t·hm-2、1.61-3.09 t·hm-2、0.72-0.89 t·hm-2,C、N储量分布具有显著地域性且均为赣东北显著高于其它区域,而土壤P储量区域差异不明显。根据土壤养分及化学计量比的区域性特征,可针对不同区域杉木林制定相应的营林措施,提高杉木林经营效率,促进木材产量。（2）杉木纯林和杉阔混交林两种林分类型土壤C、N、P含量及其化学计量比无显著差异,但表现出明显的垂直分布特征。土壤C、N含量在不同林分类型均随着土壤深度增加呈现出逐渐降低的趋势,而土壤P含量变化规律不明显。土壤C:P和N:P均随着土壤深度增加而降低。不同林分类型土壤C、N、P储量随着土壤深度的增加呈现出异质性。在杉木林经营和管理中,应考虑土壤深度对调查取样和杉木林经营的影响,制定科学合理的经营管理措施。（3）不同林龄杉木林土壤C、N、P含量范围分别为15.64-22.11 g·kg-1、1.17-1.62g·kg-1、0.33-0.59 g·kg-1,随林龄增加呈现出不同的变化规律,过熟林土壤C含量较低,但土壤P含量较高,近熟林土壤N含量最低。土壤C:N、C:P、N:P的变化范围分别为15.79-21.39、32.57-79.90、3.22-5.35,近熟林土壤C:N显著高于幼、中龄林及成熟林;土壤C:P和N:P的过熟林显著低于其它龄林。土壤C、N、P储量各龄林变化范围分别为:23.08-36.88 t·hm-2、1.78-2.64 t·hm-2、0.67-1.34 t·hm-2,过熟林具有较高的土壤N、P储量,而土壤C储量较低。可见不同林龄杉木林在土壤固C等生态学功能以及对N、P的需求方面存在显著差异。为提高杉木林固C功能,应适时进行采伐,保持杉木林林龄在过熟林以下。（4）林分类型对杉木林乔、灌、草C、N、P含量及化学计量比影响显著。杉木纯林乔木层N含量显著高于混交林,混交林乔木层C含量高于纯林。混交林灌木层N含量显著高于纯林,而P含量则显著低于纯林,混交林草本层N显著大于纯林。在纯林和混交林中乔木层C、N含量均与P含量显著相关。纯林灌木层C:N显著高于混交林,混交林C:P、N:P显著高于纯林;纯林草本层C:N显著高于混交林,混交林C:P和N:P较纯林高,其中,混交林N:P显著高于纯林。可见,混交其它树种影响乔木层杉木以及灌木层和草本层植物养分吸收,但混交效应对杉木林的影响具有不确定性。（5）林龄对杉木林乔木层各组分C、N、P含量影响显著。C含量在近熟林期枝中含量最小,而叶和根中含量最大;N含量枝和叶在近熟林期最大,而根和干在过熟林期达到最大。杉木林不同组分C、N、P含量都表现出叶中含量最大,根中含量最小。随着林龄的增长,乔木层P平均含量呈现先增加后降低的趋势,中龄林最大。杉木林各林龄不同组分生物量的变化基本与C储量变化相同,随着林龄的增加除了叶中C储量先升高后降低,枝、干、根都呈现出升高的趋势。（6）杉木林灌木层C、N、P含量及化学计量比在不同器官中变异显著。杉木林灌木层各龄林C、N、P平均含量均表现为:叶>枝>根,C平均含量随着林龄的增加表现出降低的趋势。灌木层C:N和C:P平均值为:根>枝>叶,N:P为:叶>根>枝。（7）不同林分类型对杉木林凋落物C、N、P含量及化学计量比影响显著。杉木纯林未分解和半分解凋落物C含量显著高于混交林,N含量则显著低于混交林,导致杉木混交林未分解和半分解凋落物C:N显著低于杉木纯林,说明杉木混交林凋落物具有较高的分解速率。杉木林凋落物未分解层C:N和C:P在中龄林最低,近熟林最高。随着林龄的增加未分解和半分解层凋落物量和C、N、P储量呈现先增加后降低趋势,且中龄林阶段增长达到最大。综上所述,鄱阳湖流域杉木林土壤和植物C、N、P含量及其化学计量比地域变异显著,区域性明显。土壤C、N、P含量赣东北地区较高,赣中地区较低;杉木纯林和杉阔混交林两种林分类型之间差异不显著,但表现出明显的垂直分布性;随林龄增加土壤C、N、P含量呈现出不同的变化规律。林分类型对杉木林乔、灌、草C、N、P含量及化学计量比影响显著;林龄对杉木林乔木层各组分C、N、P含量影响显著。未来经营应针对不同区域、不同林分类型以及不同林龄杉木林制定对应的管理策略;在杉木林管理经营,以及杉木林生态系统功能评估中应切实考虑不同土层中C、N、P含量及其化学计量比的分异特征,以获得杉木林经营管理和生态系统功能评估的科学数据,更好地指导杉木林可持续经营。