模拟林窗对闽楠幼树及土壤的影响研究

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本文通过在金洞林场研究区内设置人工模拟林窗,以不同面积林窗的土壤、闽楠2年生幼树为研究材料,使用LI-6400便携式光合仪,对闽楠幼树的净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、瞬时水分利用效率(WUE)、胞间CO2浓度(Ci)、气孔导度(Cond)、叶片温度(Tleaf)等不同光合生理生态因子进行测定分析。并对不同林窗下凋落物、土壤、闽楠幼树根茎叶的N、P、K元素含量进行测定分析,结合闽楠幼树生长量和功能性状参数进行相关性分析。来探讨模拟林窗对闽楠幼树及土壤的影响,为更好地保护和培育闽楠人工林提供理论依据。主要研究结果如下:  (1)小型林窗、中型林窗与大型林窗闽楠幼树净光合速率(Pn)均值日变化呈单峰曲线型,但出现峰值的时间不一致,小型林窗达到峰值的时间为13:00,Pn为2.92μmolCO2· m-2·s-1,中型林窗和大型林窗于12:00达到峰值,Pn分别为5.26μmolCO2· m-2·s-1、5.80μmolCO2·m-2·s-1。差异性分析表明,小型林窗与中大型林窗差异明显(P<0.05),中型林窗与大型林窗差异不明显(P>0.05),这表明林窗面积影响着植物净光合速率,在一定范围内林窗面积越大,净光合速率越高。蒸腾速率(Tr)均值日变化呈现出早晚低,中午高的单峰型,与净光合速率均值日变化表现相似。  (2)水分利用效率(WUE)、气孔导度(Cond)、胞间CO2浓度(Ci)日变化随着月份的变换与林窗面积的变化呈现出不同的规律。其中水分利用效率与胞间CO2浓度总体随着光照强度和温度的升高而下降;气孔导度在高温季节日变化呈现出多峰曲线,这是植物在高温时期保存自身水分的保护机制。叶片温度(Tleaf)日平均值月变化表现为单峰曲线,峰值出现在7月-8月,与当地月平均气温相一致。相关性分析表明,气孔导度与净光合速率、蒸腾速率极显著相关,这说明气孔导度是影响净光合速率与蒸腾速率的主要因子之一。  (3)林窗大小对闽楠幼树生长量和生物量的影响表现为,中型林窗>大型林窗>小型林窗,其中中型林窗地径生长3.07mm,树高生长92.5cm;地上部分干重为27.0g,地下部分干重为14.1g。相关性分析表明,林窗面积、Pn、光照强度与闽楠生长量呈显著相关性,差异性分析表明中型林窗的闽楠生长量与生物量明显大于小型林窗(P<0.05),略大于大型林窗,但无明显差异(P>0.05)。这说明在一定范围内,林窗面积越大,闽楠幼树生长越旺盛。  (4)不同林窗间闽楠幼树各器官全N、全P、全K元素含量差异不显著,说明林窗大小对闽楠幼树主要营养元素含量影响不显著。而季节变化会影响着各器官营养元素含量的变化规律叶片中的N、P、K元素含量与8月(夏季)达到最大值,这可能是因为闽楠是常绿阔叶树种,夏季树叶生命力旺盛,吸收的营养元素比较多;枝干全P元素含量于10月(秋季)达到最大值,这可能是因为叶片P元素8月后开始转移,部分营养被储存在枝干内,使得枝干全P元素含量增加;根系全P元素含量最高值出现12月(冬季),说明根系储存大量营养元素为来年前期生长做准备。  (5)监测时期内,小型林窗在凋落物的干重减少量为47.2g,全N元素含量减少量为2.7g/kg、全P元素含量减少量为0.5g/kg、全K元素含量减少量为4.1g/kg,均高于中型、大型林窗,说明小型林窗更有利于凋落物营养元素的释放与分解。  (6)林窗面积的改变对土壤的物理性质影响显著,随着林窗面积的增大,上层土壤的含水率会降低,容重会提升。这是因为林窗面积改了光照强度、温度等环境因子,从而改变土壤的含水率与容重。而下层土层因为离土层表面较深,受到的影响较小,从而变化不大。
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