紫果云杉和岷江冷杉凋落物分解与养分释放对增温的响应

来源 :四川农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:bcrav4
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以气候变暖为主的全球变化已对森林生态系统结构和功能产生深远影响。森林凋落物分解是陆地生态系统物质循环的重要环节,极易受全球变化的影响。因此,本文利用不同海拔差异产生的天然温度差模拟全球变暖,探究高寒森林凋落物在全球变暖背景下的分解和养分释放。于2017年10月在王朗自然保护区残存的冷杉云杉林中随机收集当年紫果云杉(Picea purpurea)和岷江冷杉(Abies faxoniana)的地上新鲜凋落物烘干称量后,分类别(叶、小枝、果实、以及1:1混合叶)装入不同孔径的分解袋(1 mm孔径-大孔,“动物+微生物”共同起作用;0.02 mm孔径-小孔,仅“微生物”起作用)分别放置于林下3000 m(CK,对照组)、2800 m(EW-Ⅰ,增温0.49℃)、2600 m(EW-Ⅱ,增温1.77℃)分解地,分别在随后年份的生长季开始前和结束后(2018年5月、10月、2019年5月、10月)取回样品,研究海拔梯度上自然增温对凋落物质量衰减、灰分变化和养分释放的影响,初步得到如下结果:(1)增温对紫果云杉的枝条质量剩余率无显著影响(p>0.05),对岷江冷杉的叶片有显著影响(p<0.05),对其它凋落物均存在极显著影响(p<0.01),但不同物种凋落物在增温条件下表现存在明显差异。增温0.49℃和1.77℃均增加大、小孔径网袋中紫果云杉枝条、岷江冷杉叶片和混合叶片以及小孔径网袋中紫果云杉果实的质量剩余率,抑制其分解;均减少大、小孔径网袋中紫果云杉的果实以及大孔径网袋中紫果云杉的叶片、岷江冷杉的枝条和果实,促进其分解。其它凋落物的质量剩余率在不同温度条件下没有明显规律。经过23个月分解,紫果云杉叶片、枝条和果实质量损失分别为36.92%-45.36%、24.03%-34.02%和15.24%-19.63%,岷江冷杉叶片、枝条和果实质量损失分别为29.69%-35.71%、17.54%-33.08%和20.19%-25.73%,混合叶片质量损失为34.71%-43.94%。(2)增温极显著影响凋落物灰分含量变化(p<0.01)。到分解末期,不同温度处理下灰分含量均存在显著差异(p<0.05):在小孔径网袋紫果云杉的枝条、果实以及大孔径网袋中的岷江冷杉果实以增温0.49℃灰分显著增加(p<0.05),增温1.77℃显著降低(p<0.05);而大孔径网袋中紫果云杉和岷江冷杉的枝条则增温1.77℃灰分含量显著增加(p<0.05),增温0.49℃显著降低(p<0.05);其它处理下灰分含量均增加。(3)除对紫果云杉、岷江冷杉的枝条C含量无显著影响(p>0.05),增温对其它凋落物均有显著影响(p<0.05),但不同物种凋落物对不同温度下响应存在差异。增温0.49℃和1.77℃分解23个月后:岷江冷杉大孔径网袋中枝条C含量分别显著减少14.28%(p=0.012)和12.54%(p=0.022)、小孔径网袋果实极显著增加17.70%(p=0.003)和21.42%(p=0.001);紫果云杉小孔径网袋中枝条N含量增加17.27%(p=0.024)和36.27%(p=0.001)、大孔径网袋混合叶片增加10.29%(p=0.016)和17.18%(p=0.002);岷江冷杉大孔径网袋中枝条P含量在增温处理下极显著低于对照(p<0.001);紫果云杉大孔径网袋中枝条K含量高于对照;紫果云杉在小孔径网袋中叶片C/N值分别显著增加23.51%(p=0.013)和6.92%(p=0.029),岷江冷杉枝条在大孔径网袋中显著降低10.44%(p=0.011)和32.66%(p<0.001)。(4)增温极显著影响岷江冷杉凋落物的N、P和K残留率(p<0.01),极显著影响紫果云杉凋落物K残留率(p<0.01)。经过23个月分解,紫果云杉不同处理下C残留率均无显著差异(p>0.05),对照组叶片的残留率最小,C释放速率最快。岷江冷杉叶片在大孔径网袋中的增温0.49℃处理呈净C释放;不同分解时期N残留率变化多数呈升高-降低重复波动,在23个月时呈N富集;P在分解18个月快速释放,最终呈P释放;凋落物K残留率较小,多数呈单调释放状态。(5)相关分析表明,凋落物中N与K含量、K残留率呈极显著负相关(p<0.01);紫果云杉和岷江冷杉K含量与P残留率和重量呈极显著正相关(p<0.01),C残留率与K残留率呈极显著正相关(p<0.01),P残留率与K残留率呈极显著正相关(p<0.01);紫果云杉和岷江冷杉K残留率与重量呈极显著正相关(p<0.01)以及C/N值与重量呈极显著正相关(p<0.01)。
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