亚热带常绿阔叶林氮磷添加下凋落物生产与林分结构的关系

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氮沉降是驱动全球变化的重要因素之一,持续氮沉降对森林物种多样性及功能发挥产生重要影响,成为国际研究热点。森林凋落物是森林生产力的重要组成部分、物质循环和能量流动的主要途径,是森林自我维持生长及养分平衡的基础。选择亚热带常绿阔叶林3种不同林分(苦槠中龄林46 a、甜槠成熟林78 a、甜槠过熟林200 a)作为研究对象,设置不同氮沉降处理(包括高氮[HN,100 kg N/(hm2·a)]、高氮加磷[HN+P,100 kg N/(hm2·a)+50 kg P/(hm2·a)]和对照[CK,无氮磷添加]。对不同处理模式下不同林分凋落物量、归还量、C、N、P含量及其化学计量比进行分析,对凋落物生产与林分结构进行相关性分析,探讨凋落物生产的主要调控因素。主要研究结果如下:1)凋落物各组分间养分含量(C、N、P)高低表现为大山甜槠过熟林>矶滩苦槠中龄林>祁门甜槠成熟林。不同林分氮磷处理下的C、N、P含量差异明显。各组分间养分归还量从大到小顺序为:C>N>P。与CK相比,氮磷添加均提高N和P归还量,但对C归还量影响不显著(p>0.05),N归还量在HN处理下显著(p<0.05),P归还量在HN+P处理下显著(p<0.05)。2)对三个不同林分的常绿阔叶林进行相同处理下各养分化学计量比分析得出:C:N年平均值低于全球和全国的平均值,N的利用效率低于全球与全国水平;N+P添加一定程度缓和了P元素的匮乏,该区域内树木对P的利用效率较高;N:P比值均高于全球与全国平均水平,进一步证明研究地区受P元素限制。3)森林凋落量变化在季节上都表现出春秋两个落叶高峰(p<0.1),秋季落叶高峰主要发生在10月到11月,春季落叶高峰主要发生在4月至5月。但因受其他外界因素影响,各样地间会有不明显的差异波动。不同林分年凋落量为矶滩苦槠中龄林7.68 t·hm-2、祁门甜槠成熟林6.62 t·hm-2、大山甜槠过熟林6.24 t·hm-2。4)氮磷添加提高了3种不同林分凋落物总量,大山甜槠过熟林HN+P(6.17t·hm-2)>CK(5.99 t·hm-2)>HN(5.78 t·hm-2),祁门甜槠成熟林HN+P(6.70t·hm-2)>HN(6.44 t·hm-2)>CK(6.30 t·hm-2),矶滩苦槠中龄林HN+P(6.70t·hm-2)>HN(5.70 t·hm-2)>CK(5.40 t·hm-2),整体看来,氮磷处理明显提高了凋落物量,且高氮加磷处理凋落物量大于高氮处理,说明磷元素添加在一定程度上缓解了高氮处理的影响。5)凋落物总量、枝、叶、果凋落量与平均胸径都呈极显著负相关(p<0.01);凋落物总量、果凋落量与平均树高呈极显著正相关(p<0.01),其叶与平均树高呈显著正相关(p<0.05);说明林分结构对森林凋落物生产力有一定的影响。6)林分密度与其凋落物的C含量、和N:P比之间有显著负相关(p<0.05)。表明林分结构不仅影响凋落物量的生长,也对凋落物中C含量和N:P比有一定的影响。
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