凋落物化學(xué)組分不僅反映了凋落物的初始質(zhì)量及其易降解程度,其動(dòng)態(tài)過(guò)程還能指示凋落物的分解進(jìn)程,并受到分解環(huán)境、分解進(jìn)程和凋落物初始質(zhì)量(物種差異)等因素的影響。由于受低溫的限制,亞高山針葉林的土壤發(fā)育經(jīng)常受阻,使凋落物分解在維持森林生產(chǎn)力方面有重要地位。同時(shí),天然林以林窗更新為主,且林窗對(duì)內(nèi)部光照、溫度和水分的再分配所形成的微環(huán)境差異可能對(duì)凋落物分解過(guò)程有十分重要的影響,但迄今尚不清楚。因此,探究亞高山針葉林林窗對(duì)凋落物分解過(guò)程中化學(xué)組分動(dòng)態(tài)的影響對(duì)深入了解凋落物分解機(jī)制和亞高山森林生態(tài)系統(tǒng)過(guò)程具有重要意義�，F(xiàn)在的科學(xué)問(wèn)題是:(1)亞高山針葉林凋落葉分解過(guò)程中的化學(xué)組分是怎樣變化的?(2)亞高山森林林窗更新是否影響凋落葉分解過(guò)程中的化學(xué)組分動(dòng)態(tài)?(3)季節(jié)性雪被是否影響凋落葉的化學(xué)組分動(dòng)態(tài)?為理解林窗更新對(duì)亞高山針葉林凋落物分解過(guò)程的影響機(jī)制,本研究采用凋落物袋法,監(jiān)測(cè)川西亞高山針葉林岷江冷杉(Abies faxoniana)、紅樺(Betula albo-sinensis)、四川紅杉(Larix mastersiana)、方枝柏(Sabina saltuaria)、康定柳(Salix paraplesia)和高山杜鵑(Rhododendron lapponicum)6種優(yōu)勢(shì)物種凋落葉質(zhì)量損失和化學(xué)組分(水溶性組分、有機(jī)溶性組分、酸溶性組分、酸不溶性組分、可溶性碳、可溶性氮、可溶性磷、總酚、半纖維素、纖維素、木質(zhì)素、縮合單寧、酸不溶性組分功能碳)動(dòng)態(tài)隨關(guān)鍵時(shí)期(2012—2015年雪被形成期、覆蓋期、融化期和生長(zhǎng)季節(jié))和林窗位置(林窗中心、林冠林窗、擴(kuò)展林窗和郁閉林下)的變化動(dòng)態(tài)。結(jié)果表明:(1)分解三年后,6種優(yōu)勢(shì)樹(shù)種凋落葉質(zhì)量殘留量為33-50%,凋落葉質(zhì)量損失主要發(fā)生在分解第一年,占整體質(zhì)量損失的50%以上,這表明亞高山針葉林凋落葉在分解初期具有較高的質(zhì)量損失。林窗促進(jìn)了第一年和第二年的凋落葉質(zhì)量損失,而在第三年無(wú)顯著影響,表明林窗對(duì)凋落葉質(zhì)量損失的促進(jìn)作用主要發(fā)生在分解前期。同時(shí),林窗提高了冬季質(zhì)量損失占全年損失總量的百分比,表明冬季林窗內(nèi)形成的厚雪被促進(jìn)了凋落葉的質(zhì)量損失。(2)亞高山森林6種凋落葉初始水溶性組分含量為25-43%,可溶性碳含量為24-148 mg/g,可溶性氮含量為0.07-0.25 mg/g,可溶性磷含量為0.24-0.58 mg/g。在分解過(guò)程中,水溶性組分和可溶性碳、可溶性磷均在分解初期快速損失,三年后水溶性組分降為9-12%。DC/DN和DC/DP 比值在冬季升高并在生長(zhǎng)季節(jié)降低,而DN/DP在分解第二年冬季升高至最高值。相比于郁閉林下,林窗中心處水溶性組分、可溶性碳和可溶性磷含量在分解第一年較低,而可溶性氮濃度在第二年冬季較高。(3)亞高山森林6種凋落葉初始有機(jī)溶性組分含量為11-33%,總酚含量為11-32 mg/g。凋落葉有機(jī)溶性組分和總酚在分解初期快速損失,三年后有機(jī)溶性組分和總酚含量分別下降至4-12%、0.9-1.9mg/g,且林窗中心處凋落葉有機(jī)溶性組分和總酚含量低于郁閉林下。(4)亞高山森林6種凋落葉初始酸溶性組分含量為27-32%,半纖維素含量為8-21%,纖維素含量為11-17%。在分解第一、二年,半纖維素和纖維素含量緩慢升高,酸溶性組分含量呈現(xiàn)波動(dòng)但整體保持不變,而在分解第三年,纖維素和酸溶性組分含量開(kāi)始呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。分解三年后,林窗中心處酸溶性組分和纖維素含量高于郁閉林下。(5)亞高山森林6種凋落葉初始酸不溶性組分含量為22-51%,木質(zhì)素含量為14-37%,縮合單寧含量為0.2-22 mg/g。在三年的分解過(guò)程中,縮合單寧在第一年快速流失,而木質(zhì)素和酸不溶性組分緩慢累積。酸不溶性組分初始含量最高的紅樺,在凋落葉形成后其酸溶性組分和木質(zhì)素立即呈現(xiàn)損失,在三年分解后,殘留量分別為50%和51%。林窗中心或林冠林窗處凋落葉酸不溶性組分和木質(zhì)素含量在分解第一年、二年高于郁閉林下。(6)亞高山森林岷江冷杉和紅樺凋落葉酸不溶性組分功能碳初始含量為:烷基碳(37.4%,38.8%),氧烷基碳(13.5%,16%)、芳香基碳(13.2%,13.6%),酚基碳(11%,9.4%)、羧基碳(10.4%,10.3%)。在分解過(guò)程中,岷江冷杉凋落葉酸不溶性組分不斷累積,且伴隨著烷基碳、甲氧基碳、氧烷基碳、芳香基碳和羧基碳含量的升高;而紅樺凋落葉酸不溶性組分緩慢降解,且主要依賴(lài)于甲氧基碳、氧烷基碳和烷基碳含量的顯著降低。林窗的形成增加了酸不溶性組分中烷基碳、羧基碳和芳基碳的含量,而對(duì)其他功能碳無(wú)顯著影響。(7)亞高山森林凋落葉化學(xué)組分主成分分析和聚類(lèi)分析結(jié)果表明經(jīng)過(guò)三年的分解后,初始質(zhì)量具有差異的6種凋落葉的化學(xué)組分構(gòu)成趨于相似—水溶性組分、有機(jī)溶性組分和酸溶性組分含量降低,而酸不溶性組分含量顯著升高。路徑分析結(jié)果表明,林窗的形成增加了森林地表均溫,降低了凍融循環(huán)頻次。溫度的增加顯著降低凋落葉中水溶性組分和有機(jī)溶性組分含量,并顯著增加酸不溶性組分含量,進(jìn)而降低凋落葉的質(zhì)量殘留量。凍融循環(huán)頻次的降低顯著增加酸溶性組分含量,但對(duì)凋落葉質(zhì)量殘留的影響并不顯著。相關(guān)性分析結(jié)果表明,水溶性組分、有機(jī)溶性組分、可溶性碳、可溶性氮、可溶性磷、DC/DN、DC/DP、DN/DP、總酚和縮合單寧均與均溫呈負(fù)相關(guān),與凍融循環(huán)頻次呈正相關(guān),而酸溶性組分、酸不溶性組分、木質(zhì)素和纖維素與之相反。綜上所述,亞高山針葉林凋落葉自然形成后,水溶性和有機(jī)溶性組分快速淋溶損失,伴隨著酸溶性組分的緩慢降解和酸不溶性組分的顯著累積,使具有顯著初始質(zhì)量差異的凋落葉化學(xué)組分含量不斷趨于相似。林窗的形成一方面通過(guò)增加水溶性和有機(jī)溶性組分的淋溶損失,促進(jìn)凋落葉分解的質(zhì)量損失;另一方面,抑制了酸溶性組分的降解并增加了酸不溶性組分的累積和抵抗性。同時(shí),累積的酸不溶性組分是分解產(chǎn)物聚合生成的“木質(zhì)素類(lèi)似物”,其降解主要源于氧烷基碳、甲氧基碳和烷基碳成分的緩慢降解。因此,亞高山針葉林林窗將加速可溶性有效養(yǎng)分在植物—土壤生態(tài)系統(tǒng)中的養(yǎng)分循環(huán),并通過(guò)促進(jìn)酸不溶性組分的累積為土壤有機(jī)質(zhì)的形成提供物質(zhì)基礎(chǔ),對(duì)維持亞高山針葉林土壤肥力和可持續(xù)經(jīng)營(yíng)具有重要意義。
【學(xué)位單位】：四川農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類(lèi)】：S714
【部分圖文】：

５．１環(huán)境因子??５．１．１雪被??相較于郁閉林下，林窗的形成顯著增加了冬季地表的雪被累積（圖２ｂ，表４）。??冬季雪被覆蓋厚度表現(xiàn)為雪被覆蓋期＞雪被形成期＞雪被融化期，且從林窗中心??至擴(kuò)展林窗依次減少。最大雪被覆蓋厚度（＞４〇?ｃｍ）均發(fā)生在雪被覆蓋期的林窗中??心處。??５．１．２溫度??冬季日平均溫度在雪被形成期和覆蓋期保持零下，于雪被形成期末達(dá)到最低??值（＜－１〇?°ｃ）后逐漸升高，且冬季郁閉林下日均溫的波動(dòng)相對(duì)于林窗中心更劇烈??（圖２ａ）。林窗的形成顯著改變了林地表面溫度（表４），林窗中心在各分解階段的??均溫顯著高于郁閉林下（圖２ｃ）。??５．１．３凍融循環(huán)??該區(qū)域冬季各分解階段凍融循環(huán)頻繁，表現(xiàn)為雪被形成期?＞?雪被覆蓋期?＞雪??被融化期（圖２ｄ）。林窗對(duì)凍融循環(huán)頻次的影響顯著（表４），第二年雪被覆蓋期和??雪被融化期及第三年冬季均在林窗中心處凍融循環(huán)頻次最低。??表４林窗和時(shí)間對(duì)環(huán)境因子影響的雙因素方差分析??Ｔａｂｌｅ?４?Ｔｗｏ－ｗａｙ?ＡＮＯＶＡ?ｔｅｓｔｉ

凋落葉質(zhì)量損失主要發(fā)生在分解第一年，占整體質(zhì)量損失百分比＞５０％；以季節(jié)??為尺度，凋落葉在冬季和生長(zhǎng)季節(jié)的質(zhì)量損失相似，但高山杜鵑在冬季有占整體??７５％的質(zhì)量損失（圖４）。??林窗顯著改變了凋落葉的質(zhì)量殘留量（表６），林窗中心分解半年（第一個(gè)冬季）??和三年后的凋落葉質(zhì)量殘留量顯著低于郁閉林下，且凋落葉在林窗中心冬季／生??長(zhǎng)季節(jié)的質(zhì)量損失高于／低于郁閉林下。凋落葉殘留量受林窗的差異性影響主要??在分解第一、二年的冬季，且與均溫呈顯著負(fù)相關(guān)，與凍融循環(huán)頻次呈顯著正相??關(guān)（表７）。??表５亞高山針１１十林凋落１１十分解半年和三年后凋落汁的質(zhì)量殘留量??Ｔａｂｌｅ?５?Ｌｉｔｔｅｒ?ｒｅｍａｉｎｉｎｇ?ｍａｓｓ?％?ｉｎ?ｓｉｘ?ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｎｇ?ｌｉｔｔｅｒ?ａｆｔｅｒ?０．５／３?ｙｅａｒｓ?ｏｆ?ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ?ｉｎ?ａ??ｓｕｂａｌｐｉｎｅ?ｆｏｒｅｓｔ??分解時(shí)間?質(zhì)量殘留量Ｒｅｍａｉｎｉｎｇ?ｍａｓｓ?％??調(diào)落葉Ｌｉｔｔｅｒ????Ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉ

速降低（圖５），分解Ｈ年后，６種凋落葉水溶性組分含量為９％－１２％（表８）。??林窗顯著改變了凋落葉水溶性組分的含量，且林窗與物種和時(shí)間及其相互間??交互作用均顯著（表１〇）。第一年冬季末期，林窗中心的康定柳和高山杜鵑凋落葉??水溶性組分顯著低于郁閉林下；分解三年后，林窗中心的四川紅杉，紅樺和高山??杜撰凋落葉水溶性組分顯著低于郁閉林下（表８）。相關(guān)分析結(jié)果表明，水溶性組??分與凋落葉含水量和均溫呈顯著負(fù)相關(guān)，與凍融循環(huán)頻次呈顯著正相關(guān)（表１１＞??
【參考文獻(xiàn)】

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10 楊萬(wàn)勤;鄧仁菊;張健;;森林凋落物分解及其對(duì)全球氣候變化的響應(yīng)[J];應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào);2007年12期

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