亚热带9种主要森林植物凋落物的分解及碳循环对全球变暖的响应

【摘要】： 凋落物作为森林碳库的重要组成部分,其碳循环的快慢直接影响到森林生态系统碳循环的速率,进而影响到整个森林生态系统的碳收支。因此对森林凋落物的分解及碳素变化动态研究显得尤为重要。实验采用国际上比较流行的分解袋法,选取中国亚热带9个树种毛竹(Phyllostachys heterocycla)、木荷(Schima superba)、青冈(Cyclobalanopsis glauca)、杉木(Cunninghamia lanceolata)、马尾松(Pinus massoniana)、水杉(metasequoia glyptostroboides)、苏铁(Cycas revoluta)、桫椤(Alsophila spinulosa)、铁芒萁(Dicranopteris dichotoma)的凋落物进行分解速率和碳素动态变化研究,实验持续时长840d,研究样地位于中亚热带的千岛湖、南亚热带的鼎湖山和热带的尖峰岭,用鼎湖山气候条件来模拟未来温度升高4℃的情形,用尖峰岭气候条件来模拟未来温度升高5.9℃的情形,目的是探索亚热带常见树种凋落物分解对全球变暖的响应及对森林生态系统碳循环的影响。 研究结果表明:(1)凋落物在千岛湖样地的分解速率顺序为毛竹﹥青冈﹥木荷﹥马尾松﹥杉木﹥水杉﹥桫椤﹥苏铁﹥铁芒萁。凋落物分解95%所需时间集中在5.45～24.96a,50%分解时间集中在1.26～5.78a。单子叶植物毛竹分解最快,95%分解时间仅为5.45a,50%分解时间为1.26a;蕨类植物铁芒萁分解最慢,95%分解时间为24.96a,而50%分解时间为5.78a。不同起源时间的植物类群的分解速率顺序为单子叶植物﹥双子叶植物﹥裸子植物﹥蕨类植物。同一植物类群的凋落物分解过程相似,且起源时间越早的植物类群分解越慢。除双子叶植物与单子叶植物,双子叶植物与裸子植物之间分解速率差异不显著外,单子叶植物、裸子植物和蕨类植物两两之间都具有显著性差异(p0.05)。 (2)凋落物在鼎湖山的分解速率顺序为毛竹﹥青冈﹥木荷﹥马尾松﹥杉木﹥水杉﹥苏铁﹥桫椤﹥铁芒萁。凋落物分解95%所需时间集中在4.22～21.40a,50%分解时间集中在0.98～4.95a。在尖峰岭的分解速率顺序为毛竹﹥木荷﹥青冈﹥马尾松﹥水杉﹥杉木﹥苏铁﹥桫椤﹥铁芒萁。凋落物分解95%所需时间集中在3.79～12.48a,50%分解时间集中在0.88～2.89a。不同起源时间的植物类群的分解速率顺序为单子叶植物﹥双子叶植物﹥裸子植物﹥蕨类植物。若未来温度升高4℃,单子叶植物、双子叶植物、裸子植物和蕨类植物的95%分解时间均值将分别缩短22.57%、14.78%、18.73%和20.75%。若未来温度升高5.9℃,则其95%分解时间均值将分别缩短30.46%、27.23%、26.16%和39.71%。说明在未来气候变暖的条件下,温度升高,凋落物的分解速率加快,且起源时间越早的植物凋落物对全球气候变暖的响应越大。 (3)凋落物在3个样地的碳含量和总碳量都表现为下降趋势,且大部分树种凋落物在分解过程中出现2次升高过程,出现时间集中在分解前期的2007年1月(冬季)和分解后期的2008年3月,后期升高幅度远小于前期。说明凋落物在冬季分解缓慢,碳元素出现积累,分解后期积累幅度减小。2008年3月出现碳素积累,推测与当年南方雪灾导致温度较低有关。 (4)不同起源时间的植物类群的碳损失量大小顺序为双子叶植物单子叶植物裸子植物蕨类植物。若未来温度升高4℃,不同植物类群凋落物碳释放量增加不明显。若未来温度升高5.9℃,不同植物类群凋落物碳损失量均有明显增加,蕨类植物增加最明显,增幅达19.11%,裸子植物、双子叶植物和单子叶植物的增幅分别为8.68%、5.28%和1.51%。 【关键词】：亚热带 凋落物 分解 碳循环 全球变化
【学位授予单位】：浙江农林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：S714
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 文献综述10-18
• 1.1 引言10-11
• 1.2 森林凋落物的基本概念11
• 1.3 森林凋落物的生态功能11-12
• 1.4 国内外研究动态12-16
• 1.4.1 森林凋落物的国内外研究动态12-14
• 1.4.1.1 森林凋落物的国外研究动态12-13
• 1.4.1.2 森林凋落物的国内研究动态13-14
• 1.4.2 森林生态系统碳循环的国内外研究动态14-16
• 1.4.2.1 森林生态系统碳循环的国外研究动态14-15
• 1.4.2.2 森林生态系统碳循环的国内研究动态15-16
• 1.5 研究目的和意义16-17
• 1.6 创新点17-18
• 第二章 研究材料与方法18-23
• 2.1 研究样地概况18
• 2.2 实验材料18-20
• 2.3 凋落物收集地概况20
• 2.4 研究方法20-21
• 2.5 技术路线21-22
• 2.6 数据分析22-23
• 第三章 结果分析23-50
• 3.1 凋落物在不同样地分解过程的干重变化23-32
• 3.1.1 凋落物在千岛湖样地分解的干重变化23-26
• 3.1.2 凋落物在鼎湖山样地分解的干重变化26-29
• 3.1.3 凋落物在尖峰岭样地分解的干重变化29-32
• 3.2 不同凋落物分解对全球变暖的响应32-35
• 3.2.1 不同树种凋落物分解对全球变暖的响应32-33
• 3.2.2 不同植物类群凋落物分解对全球变暖的响应33-35
• 3.3 凋落物分解过程中碳素动态变化35-47
• 3.3.1 凋落物分解过程中碳含量动态变化35-41
• 3.3.1.1 凋落物分解在千岛湖样地碳含量的动态变化35-37
• 3.3.1.2 凋落物分解在鼎湖山样地碳含量的动态变化37-39
• 3.3.1.3 凋落物分解在尖峰岭样地碳含量的动态变化39-41
• 3.3.2 凋落物总碳量的动态变化41-47
• 3.3.2.1 凋落物总碳量在千岛湖分解的动态变化41-43
• 3.3.2.2 凋落物总碳量在鼎湖山分解的动态变化43-45
• 3.3.2.3 凋落物总碳量在尖峰岭分解的动态变化45-47
• 3.4 不同凋落物分解过程中碳素对全球变暖的响应47-50
• 3.4.1 不同树种凋落物分解过程中碳素对全球变暖的响应47-48
• 3.4.2 不同起源时间的植物类群碳损失量对全球变暖的响应48-50
• 第四章 讨论与结论50-57
• 4.1 凋落物分解对全球气候变暖的响应50-52
• 4.2 凋落物分解过程中碳素动态变化规律52-55
• 4.3 主要结论55-56
• 4.4 本研究存在的不足与建议56-57
• 参考文献57-66
• 致谢66-67
• 个人简介67

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