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天山云杉粗木质残体生态功能特性研究

作　者: 马现永
导　师: 刘华
学　校: 安徽农业大学
专　业: 园林植物与观赏园艺
关键词: 天山云杉粗木质残体碳储量养分含量持水率
分类号: S791.18
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

粗木质残体（CWD）是森林生态系统中的重要组成部分，在保持水土、参与碳及养分循环、提供动植物及微生物生境、维持森林生态系统的生物多样性和功能完整性等方面起着十分重要的作用。天山云杉（Picea schrenkiana var. tianschanica）主要以纯林的形式分布于天山北坡，是构成天山乃至新疆森林生态系统的主体，对天山林区的水源涵养、水土保持和全疆生态环境改善起着决定性的作用。本文对天山山脉北坡不同经度位置5个地点（由西至东依次为昭苏、新源、呼图壁、阜康和奇台）的天山云杉CWD储量、组成及其保水、固碳和参与养分循环等生态功能进行了研究，结果表明：（1）由西至东5个地点的天山云杉CWD蓄积量分别为2.95×10⁶m³、3.49×10⁶m³、1.32×10⁶m³、4.81×10⁵m³和9.02×10⁵m³；CWD储量依次为8.71×10⁵t、1.13×10⁶t、4.39×10⁵t、1.24×10⁵t和2.43×10⁵t。5个地点天山云杉CWD的平均单位蓄积量为42.7529m³·hm^-2，平均单位储量为12.9149t·hm^-2，其大小排序均为：新源＞昭苏＞呼图壁＞阜康＞奇台，即天山西部林区＞天山中东部林区。5个地点天山云杉CWD总蓄积量之和为9.14×10⁶m³，总储量之和为2.81×10⁶t。（2）5个地点天山云杉CWD的组成包括倒木、枯立木和树桩三种类型，且均以倒木为主。除奇台外，其它4个地点树桩的单位蓄积量和单位储量均小于枯立木的。5个地点倒木和枯立木的密度均随着径级的增加而减少，其径级分布均呈倒“J”型。（3）天山云杉CWD的腐解等级格局在5个地点均呈正态分布，表明天山云杉CWD的输入量和输出量相对稳定。但5个地点各类型CWD的腐解等级格局差异较大。其中，倒木的腐解等级以Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级为主，尤以Ⅲ级为最多；枯立木则处于较低的腐解状态，其主要分布在Ⅰ级和Ⅱ级；树桩和倒木一样具有完整的五级腐解等级系列，且以中、高度腐解等级为主。（4）5个地点天山云杉CWD的密度（ρi）随着腐解等级（I）的升高而降低，二者的关系可用方程ρi=mI2+nI+o来表示，且均达到极显著相关水平（p<0.01）。（5）5个地点不同腐解等级天山云杉CWD的碳含量范围为0.4032⁰.5006g·g^-1。5个地点天山云杉CWD碳储量的排序为：新源（4.94×10⁵t）＞昭苏（4.01×10⁵t）＞呼图壁（1.92×10⁵t）＞奇台（1.08×10⁵t）＞阜康（5.61×104t）；CWD的碳密度大小为：新源(8.5385t·hm^-2)＞昭苏(6.9884t·hm^-2)＞呼图壁(6.3455t·hm^-2)＞阜康(3.6876t·hm^-2)＞奇台(3.2166t·hm^-2)。5个地点天山云杉CWD的总碳储量为1.25×10⁶t，平均碳密度为5.7553t·hm^-2。（6）5个地点天山云杉CWD的养分含量在不同腐解等级之间的变化趋势不同。全N和Ca2+的平均含量随着腐解等级的升高呈增加的趋势；全P和Mg²⁺+的平均含量随着腐解等级的升高呈下降的趋势；不同腐解等级K⁺的平均含量变化不大。天山云杉CWD各养分元素含量的排序为：Ca2+(6.5259±0.1745mg·g^-1)＞K⁺(5.5488±0.1393mg·g^-1)＞N(5.0034±0.2420mg·g^-1)＞Mg²⁺(+3.3483±0.1737mg·g^-1)＞P(0.2767±0.0507mg·g^-1)。不同地点5种养分元素单位储量之和的排序为：新源(404.6400kg·hm^-2)＞昭苏(317.5249kg·hm^-2)＞呼图壁(281.7845kg·hm^-2)＞阜康(178.1941kg·hm^-2)＞奇台(139.3767kg·hm^-2)。（7）5个地点不同腐解等级天山云杉CWD的持水量和持水率均随着浸泡时间的增加而升高。其中，持水量（Q）与浸泡吸水时间（t）的变化规律符合对数函数方程Q=a㏑（t）+b；吸水速率（V）与浸泡时间（t）的变化符合乘幂方程V=c t-d，且这2个方程均达到显著相关水平（p<0.05）。5个地点不同腐解等级天山云杉CWD总体表现为随着腐解等级（I）的升高其持水能力（Q’）越强，两者符合Q’=e I2+f I+g多项式方程的函数关系式，且均达到极显著相关水平（p<0.01）。（8）5个地点天山云杉CWD的总饱和持水量之和为3.74×10⁶t，总有效持水量之和为3.18×10⁶t。其单位饱和持水量和单位有效持水量的大小排序均为：新源＞昭苏＞呼图壁＞阜康＞奇台。

全文目录

摘要  3-5
Abstract  5-14
1 文献综述  14-27
  1.1 CWD 的研究进展  14-15
    1.1.1 起步阶段  14
    1.1.2 发展阶段  14-15
    1.1.3 全面系统阶段  15
  1.2 CWD 的定义和分类  15-19
    1.2.1 CWD 的定义  15-17
    1.2.2 CWD 的分类  17-19
  1.3 CWD 的动态特征  19-24
    1.3.1 CWD 的形成和来源  19-20
    1.3.2 CWD 的贮量和动态  20-22
    1.3.3 CWD 的养分贮藏和动态  22
    1.3.4 CWD 的分解  22-24
  1.4 CWD 的生态功能  24-27
    1.4.1 CWD 的营养库功能  24
    1.4.2 CWD 的更新作用  24-25
    1.4.3 CWD 在生物多样性维持中的作用  25
    1.4.4 CWD 的水文生态功能  25-27
2 引言  27-30
  2.1 研究背景  27
  2.2 研究目的和意义  27-28
  2.3 本研究要解决的问题  28
  2.4 主要研究内容与技术路线  28-30
3 研究区概况与研究方法  30-36
  3.1 研究区概况  30-32
  3.2 研究方法  32-33
    3.2.1 野外调查取样  32
    3.2.2 测定分析  32-33
  3.3 数据统计和处理  33-35
    3.3.1 CWD 蓄积量和储量的计算  33-34
    3.3.2 CWD 养分储量的计算  34
    3.3.3 CWD 持水特性的计算  34-35
  3.4 统计分析  35-36
4 结果与分析  36-61
  4.1 CWD 的储量和组成特征  36-47
    4.1.1 CWD 的蓄积量和储量  36
    4.1.2 CWD 的组成类型  36-39
    4.1.3 CWD 的径级结构  39-42
    4.1.4 CWD 的腐解等级分布  42-46
    4.1.5 CWD 的密度特征  46-47
  4.2 CWD 的碳素和养分储量特征  47-53
    4.2.1 CWD 的碳储量特征  47-49
    4.2.2 CWD 的养分特征  49-53
  4.3 CWD 的持水特性  53-61
    4.3.1 CWD 的持水量和持水率  53-55
    4.3.2 CWD 的吸水速率特性  55-56
    4.3.3 CWD 的持水能力分析  56-59
    4.3.4 CWD 的持水潜力分析  59-61
5 结论与讨论  61-68
  5.1 结论  61-62
  5.2 讨论  62-66
    5.2.1 CWD 的储量特征  62-63
    5.2.2 CWD 的组成特征  63-64
    5.2.3 CWD 的碳储量特征  64-65
    5.2.4 CWD 的养分特征  65
    5.2.5 CWD 的持水特性  65-66
  5.3 建议  66-68
参考文献  68-78
致谢  78-79
作者简介  79-80
在读期间发表论文及参与科研情况  80

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