【摘要】：近年來,在大氣CO_2濃度升高氣候變暖的背景下,紅樹林的固碳潛力倍受矚目。目前,紅樹林凋落葉的生產(chǎn)和分解動(dòng)態(tài)已被廣泛研究,但由于紅樹植物生存環(huán)境的特殊性,長(zhǎng)期受潮水浸淹以及紅樹植物根系取樣難度大、可操作性差,因此在紅樹植物細(xì)根方面的研究較少,尤其在紅樹林細(xì)根生產(chǎn)力、細(xì)根周轉(zhuǎn)、細(xì)根分解動(dòng)態(tài)以及細(xì)根對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)貢獻(xiàn)方面的研究更是少見。本研究選擇海蓮群落(Bruguiera sexangula)、紅海欖群落(Rhizophora stylosa)、白骨壤群落(Avicennia marina)和兩種不同立地類型的角果木群落(Ceriops tagal)等5個(gè)天然紅樹林群落為研究對(duì)象,連續(xù)且系統(tǒng)地對(duì)幾種天然紅樹林群落的地上凋落物(包括葉、枝、花和果)產(chǎn)量進(jìn)行觀測(cè),采用連續(xù)土鉆法和內(nèi)生長(zhǎng)袋法兩種方法收集細(xì)根、并進(jìn)一步區(qū)分低級(jí)細(xì)根和高級(jí)細(xì)根兩類細(xì)根功能群對(duì)紅樹林細(xì)根生產(chǎn)力和周轉(zhuǎn)率進(jìn)行估算,開展凋落葉和細(xì)根的分解動(dòng)態(tài)研究,估算凋落葉和細(xì)根對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)積累的相對(duì)貢獻(xiàn),以揭示紅樹林土壤碳固持的關(guān)鍵調(diào)控機(jī)制,為以碳匯為導(dǎo)向的紅樹林生態(tài)系統(tǒng)經(jīng)營與管理提供數(shù)據(jù)支撐和決策依據(jù)。(1)通過對(duì)5種天然紅樹林群落地上凋落物生物量研究,發(fā)現(xiàn)凋落葉的貢獻(xiàn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高出其他部位,角果木(河流)、角果木(海灣)、海蓮、紅海欖和白骨壤幾種紅樹林群落地上凋落物中凋落葉的生物量在256.95-814.31 g·m~(-2),分別占地上凋落物總生物量的75.67%、72.74%、89.07%、86.37%、56.57%。5種天然紅樹林群落類型的地上凋落物(葉、枝、花、果)之間存在著顯著差異,都存在明顯的季節(jié)變化,但沒有一致的變化規(guī)律。通過對(duì)5種天然紅樹林群落根生物量的研究結(jié)果表明:靠近根尖的前兩級(jí)低級(jí)細(xì)根的生物量范圍:602.84-5465.61 g·m~(-2);高級(jí)細(xì)根生物量范圍:256.82-2810.45 g·m~(-2);細(xì)根(2mm)生物量范圍:970.89-7477.08 g·m~(-2);粗根生物量范圍:821.04-13303.40 g·m~(-2);死低級(jí)細(xì)根的生物量范圍:1500.21-6717.01 g·m~(-2);死細(xì)根(2mm)生物量范圍:1578.21-7351.01 g·m~(-2)。低級(jí)細(xì)根的生物量表現(xiàn)出明顯的季節(jié)變化,但在不同群落間沒有一致的變化規(guī)律;而高級(jí)細(xì)根和粗根的生物量沒有顯著的季節(jié)差異。低級(jí)細(xì)根生物量占細(xì)根(2mm)生物量的43-83%,而在死細(xì)根(2mm)生物量中死低級(jí)細(xì)根所占比例達(dá)到83-98%,說明低級(jí)細(xì)根周轉(zhuǎn)更快,壽命更短,低級(jí)細(xì)根是紅樹林根系系統(tǒng)中活躍單元,它們才是細(xì)根周轉(zhuǎn)的主要因素,相反,高級(jí)細(xì)根與粗根具有多年生特性、周轉(zhuǎn)率較低。(2)對(duì)5種天然紅樹林群落細(xì)根生物量隨土層深度變化的規(guī)律進(jìn)行比較分析,結(jié)果表明,細(xì)根生物量均隨著土層深度的增加而減小,在0-20cm土層分布的細(xì)根生物量最大,占細(xì)根總生物量的50%,在0-40cm土層占80%,在0-60cm土層占90%。(3)采用連續(xù)土鉆法對(duì)細(xì)根生產(chǎn)力和周轉(zhuǎn)率進(jìn)行估算,結(jié)果表明,5種群落類型中低級(jí)細(xì)根生產(chǎn)力范圍在571-2838 g·m~(-2)之間,小于2mm細(xì)根的生產(chǎn)力范圍576-3011 g·m~(-2);低級(jí)細(xì)根周轉(zhuǎn)率范圍為1.46-5.96/年,細(xì)根(2mm)的周轉(zhuǎn)率為0.76-5.17/年。若利用小于2mm的細(xì)根估算細(xì)根周轉(zhuǎn)率,相比利用周轉(zhuǎn)快的低級(jí)細(xì)根來估算,紅樹林群落細(xì)根的周轉(zhuǎn)率被低估13-48%。(4)采用內(nèi)生長(zhǎng)袋法估算細(xì)根生產(chǎn)力,結(jié)果表明,5種群落類型的低級(jí)細(xì)根的生產(chǎn)力范圍在187.91-462.89 g·m~(-2)·a~(-1),小于2mm細(xì)根的生產(chǎn)力范圍在239.67-653.15 g·m~(-2)·a~(-1)。在估算低級(jí)細(xì)根生產(chǎn)力方面,采用連續(xù)根鉆法得出的結(jié)果是內(nèi)生長(zhǎng)袋法所得結(jié)果的2.4-4.6倍,在小于2mm細(xì)根生產(chǎn)力方面,采用連續(xù)根鉆法得出的結(jié)果是內(nèi)生長(zhǎng)袋法所得結(jié)果的3.1-6.1倍。因內(nèi)生長(zhǎng)袋法在埋設(shè)生長(zhǎng)袋的過程中對(duì)試驗(yàn)地細(xì)根本身及土壤環(huán)境造成明顯的干擾和破壞,另外由于根鉆法在試驗(yàn)開展的當(dāng)年便可通過直接取樣獲得根系的生物量,取樣相對(duì)方便且周期短,因此認(rèn)為細(xì)根生產(chǎn)力的估算采用連續(xù)土鉆法取樣更為合適。(5)對(duì)5種天然紅樹林群落細(xì)根生產(chǎn)力與土壤養(yǎng)分進(jìn)行了相關(guān)性分析,結(jié)果表明,細(xì)根年生產(chǎn)力與土壤中N、P元素的含量呈顯著正相關(guān),說明紅樹植物的細(xì)根生產(chǎn)力受土壤養(yǎng)分限制。在細(xì)根生產(chǎn)力方面土壤特征相對(duì)于群落本身扮演著更為重要的角色,而群落類型和立地條件是影響細(xì)根周轉(zhuǎn)率的主要因素。(6)對(duì)5種天然紅樹林群落的凋落葉和細(xì)根進(jìn)行野外分解實(shí)驗(yàn)研究,結(jié)果表明,細(xì)根分解速率遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于凋落葉,分解一年后細(xì)根殘留75-88%,而凋落葉殘留0-53%。凋落葉在土壤中的分解速度要慢于土壤表面,在低潮間帶的分解速度比高潮間帶快,而潮間帶位置對(duì)細(xì)根分解的影響不明顯。(7)通過凋落葉和細(xì)根年生產(chǎn)量和年分解量估算凋落葉和細(xì)根每年對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)的輸入量,結(jié)果表明,細(xì)根的年生產(chǎn)力比地上凋落物的生產(chǎn)力高1-3.5倍,而細(xì)根的年分解量低于凋落葉的年分解量,每年從植物凋落物輸入土壤的有機(jī)質(zhì)中,細(xì)根貢獻(xiàn)92.4-97.5%,凋落葉貢獻(xiàn)2.5-7.6%。此外細(xì)根年生產(chǎn)力與土壤C濃度呈正相關(guān)。本研究表明紅樹林群落土壤有機(jī)質(zhì)的積累主要依靠的是細(xì)根生產(chǎn)力,細(xì)根要比地上凋落物對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)積累的貢獻(xiàn)更大。因此,提高紅樹林細(xì)根生產(chǎn)力是促進(jìn)紅樹林土壤固碳的有效途徑。
【圖文】：

技術(shù)路線圖

紅樹林有林地面積約為 1560 公頃，這里是全國紅樹林面積最大，擁有紅樹植物種類最多，該保護(hù)區(qū)內(nèi)的紅樹林主要以天然林純林為主，主要包括角果木、海蓮、白骨壤、紅海欖等。其中白骨壤和紅海欖主要存在于海灣外圍的灘涂；海蓮與角果木主要存在于入�？诘暮恿鲀蛇叀Ｑ芯繀^(qū)域?qū)儆跓釒Ъ撅L(fēng)氣候，，雨季多臺(tái)風(fēng)，年平均氣溫為 23.5℃，7月最高溫度為28.4℃，1月最低溫度為17.1℃，極端最低溫度為2.8℃，海水溫度最高32.8℃，最低為 14.6℃，年均水溫 24.5℃。每年 5-10 月為雨季，平均年降雨量為 1676mm，該海域潮汐為不規(guī)律的半日潮，平均潮高為 0.89m。保護(hù)區(qū)海岸地帶多為微咸沼澤地，海灣水深約為 4m 左右。
【學(xué)位授予單位】：中國林業(yè)科學(xué)研究院
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：S714

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本文編號(hào)：2631135