本文關鍵詞：柏木低效林幾種改造模式生物多樣性研究

  更多相關文章： 柏木 低效林 凋落物 細根 土壤微生物 土壤動物 改造模式

【摘要】：柏木林是四川盆地丘陵區(qū)的主要森林類型,同時也是兩種主要的低產(chǎn)低效林分之一。四川盆地丘陵區(qū)在長江上游生態(tài)屏障,在水土保持以及改善生態(tài)環(huán)境等方面具有重要作用。柏木低效林分林相殘敗,結構簡單,樹種單一,水平相稀疏,物種多樣性程度低,水土流失嚴重。因此,柏木低效林分的改造對生態(tài)效益和木材產(chǎn)量的提高都具有十分重要的意義。林分改造很重要的問題就是系統(tǒng)的穩(wěn)定與健康,其中生物多樣性程度對改造成功與否有著至關重要的作用。為了探討柏木低效林改造模式地上與地下,有機與無機之間的相互關系,以德陽市幾種柏木低效林改造模式為研究對象,以期為柏木低效林改造提供理論依據(jù),以柏木低效林改造10年后四種模式：純雜交竹模式(Bambusa pervariabilis×Dendrocalamopsis daii)(CZ)、柏木(Cupressus funebris Endl.)+榿木(Alnus cremastogyne Burk.)+雜交竹模式(BZQ)、柏木+麻櫟(Quercus acutissima Carruth)模式(BL)、柏木+雜交竹模式(BZ)為研究對象,未經(jīng)改造的純柏模式(CB)為對照,對林地土壤理化性質、凋落物、林地細根、植物多樣性、土壤微生物和土壤動物進行了研究,得到以下初步結論。(1)改造模式和土層對銨態(tài)氮和土壤全磷無影響,其他指標都可能受到模式或土層的影響。土壤養(yǎng)分和水分基本上都隨著土層的加深而逐漸降低。各模式間全氮、全磷、硝態(tài)氮、銨態(tài)氮、含量差異不顯著。各模式間全鉀含量差異顯著,其中CZ(0.325 g·kg-1)最高,依次為CBBLBZQBZ。模式間速效鉀含量差異顯著,最高的為BZQ(0.059 g·kg-1),其余依次為BZCZBLCB。土壤含水率為BZBZQCZCB。相比較而言在BZQ模中土壤養(yǎng)分、水分狀況和土壤結構相對CB模式來說能得到有效的改善,但這些性質的改善主要表現(xiàn)在表層土壤。(2)柏竹與柏竹榿模式細根生物量顯著高于純柏模式,幾種模式中柏櫟模式細根生物量最小,多樣性對細根生物量影響不顯著。柏竹與柏竹榿模式中柏木細根在土層中的分布呈現(xiàn)上升的趨勢,而在柏櫟模式中則呈現(xiàn)下沉趨勢,柏木細根在總細根中的比重低于柏木在柏櫟中的組成,柏櫟模式中柏木死細根的比重也明顯高于其他模式。CZ細根鉀含量與CB細根的鈣含量在幾種模式中是最高的,與其他模式間有顯著性差異,而其他細根養(yǎng)分在模式間沒有差異；細根生物量與土壤全P、細根N含量與土壤全N及細根的K含量與土壤全K全N間有顯著相關,而細根的P含量則與土壤養(yǎng)分無關。(3)柏木低效林改造模式林分年凋落物量為BZQBZBLCBCZ。低效林不同改造模式的凋落物數(shù)量在各個月的分布不均勻,除了BZQ模式,其他幾種改造模式森林凋落物量一年之內在十月凋落量最多,在一月最低,各改造模式從一月到十月間凋落物生物量總體呈現(xiàn)上升趨勢,但是BZQ模式卻在四月有小幅的下降。對柏木低效林不同改造模式凋落物養(yǎng)分含量研究發(fā)現(xiàn),氮磷鉀各養(yǎng)分含量差異均顯著,其中BZQ模式的養(yǎng)分含量最高。(4)幾種改造模式下的灌木層與草本層植物物種,其組成結構特征存在一定差異,但在物種的分布上差異并不明顯。CZ模式由于較其他模式結構更對獨特,擁有著較多的獨有種。在幾種改造模式中,僅有柏櫟混交林此一種模式在生物多樣性上表現(xiàn)出優(yōu)于對照模式既純柏模式。從植物多樣性的角度來看,BL改造模式植物多樣性程度更高。(5)柏竹模式土壤動物數(shù)量最多,其次為柏竹榿純竹純柏柏櫟,土壤動物最少,模式間的土壤動物數(shù)量并沒有顯著性差異(P=0.80)。幾種模式中所有土壤動物中大型土壤動物占優(yōu)勢,分別占柏櫟、柏竹榿、柏竹、純竹、純柏的42.99%、56.37%、44.34%、75.93%、58.99%。柏櫟、柏竹榿、柏竹中小型土壤動物較小型土壤動物多,而在純竹、純柏兩模式小型土壤動物較中小型土壤動物多。凋落物中氮磷鉀含量與土壤動物的總數(shù)、大中小型土壤動物的數(shù)量均無明顯相關性,只有凋落物生物量與中型土壤動物間有極顯著的正相關(P0.01,R2=0.978)。土壤因素中僅有土壤pH值與大型土壤動物有顯著的正相關關系。(6)土壤微生物中細菌數(shù)量所占的比例最大,約為60%-95%；放線菌數(shù)量占微生物總量的5%-40%；真菌只是土壤微生物中很少的一部分約占0.03%-0.24%。五種模式土壤微生物在不同的土壤深度分布變化明顯(P0.01)。在0-10 cm的微生物總量略多于10 cm-20 cm。土壤微生物在季節(jié)上變化也很明顯,總體呈現(xiàn)出降升降的趨勢,只是一月至四月雖然表現(xiàn)為降,但相對平緩,四至七月急劇上升,七月到十月又急劇下降。Shannon及Pielou多樣性指數(shù)總體趨勢是七月十月一月四月。土壤微生物數(shù)量純竹柏櫟柏竹榿純柏柏竹。細菌數(shù)量與土壤全磷、凋落物磷含量和大型土壤動物數(shù)量呈顯著正相關,與植物的Simpson多樣性呈顯著的負相關性(P0.05)。真菌數(shù)量與土壤全氮、細根氮含量呈負相關關系,而與土壤全磷、細根鉀含量、植物豐富度有顯著正相關。放線菌只與土壤含水率有關且正相關,與其他因子無關。微生物總數(shù)受到土壤全氮、土壤全磷的影響,其中與土壤全氮呈負相關；與土壤全磷呈正相關。(7)凋落物生物量、凋落物N含量、凋落物P含量、植物Pilou均勻度及植物豐富度對地下部分有顯著性的影響,但凋落物K含量、植物Simpson和植物Shannon多樣性與地下部分無明顯相關性。凋落物生物量與中型土壤動物呈極顯著正相關；凋落物N含量與土壤全N、細根N含量呈顯著正相關,但與土壤全K和細根K含量呈極顯著負相關；凋落物P含量與土壤全P、細根生物量、細根K含量和細菌數(shù)量呈顯著正相關,與細根N含量呈顯著負相關。植物Pilou與土壤全N呈正相關,但與土壤全K、細根K含量呈負相關關系；植物豐富度與細根生物量、細根P含量、細根K含量和真菌總數(shù)間呈現(xiàn)正相關,與細根N含量呈現(xiàn)極顯著負相關。雖然地上與地下部分存在千絲萬縷的聯(lián)系,但從本文來看,地上與地下間相互關系并不密切。在幾種模式中,BL與BZQ模式在植物多樣性、凋落物與土壤微生物方面表現(xiàn)較好,綜合考慮BL與BZQ模式相對表現(xiàn)較好,是該區(qū)域可供選擇的柏木低效林改造模式。柏木本來是川中丘陵區(qū)的適生樹種,對該區(qū)域的綠化做出了重要的貢獻,只是由于其生長的紫色土瘠薄,環(huán)境承載力低,加之該區(qū)域明顯的旱澇季以及不合理的經(jīng)營利用,導致林分生產(chǎn)力和生態(tài)功能低下,但經(jīng)過眾多學者大量的研究,迄今仍未找到一種可以完全替代柏木的樹種。因此,在柏木低效林改造過程中,應適當保持林地上一定的柏木數(shù)量,選擇合適的模式營造柏木混交林,對于全砍重造要慎重,對外來物種的引進尤其要引起高度的重視；同時,由于柏木低效林所在環(huán)境承載力較低,應盡量避免人畜的破壞,適當進行封育。
【關鍵詞】：柏木 低效林 凋落物 細根 土壤微生物 土壤動物 改造模式
【學位授予單位】：四川農(nóng)業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：S791.41
【目錄】：

• 摘要5-8
• Abstract8-16
• 前言16
• 1 綜述16-42
• 1.1 生物多樣性維持機制16-20
• 1.1.1 生物與非生物因子16-19
• 1.1.2 現(xiàn)代氣候、歷史過程以及隨機因素假說19-20
• 1.2 生物多樣性及其影響因素20-30
• 1.2.1 植物多樣性20-23
• 1.2.2 微生物多樣性23-25
• 1.2.3 土壤動物多樣性25-30
• 1.3 地上與地下多樣性間的相互關系30-32
• 1.3.1 正相關型30-31
• 1.3.2 逐漸增加型31
• 1.3.3 本地負相關而大尺度上正相關型31-32
• 1.3.4 地上與地下多樣性無關聯(lián)型32
• 1.4 生物多樣性測度32-33
• 1.5 柏木低效林研究現(xiàn)狀33-40
• 1.5.1 柏木低效林的恢復與重建基本理論34-38
• 1.5.2 柏木低效林植物多樣性研究38-39
• 1.5.3 柏木低效林水土保持效益研究39-40
• 1.5.4 柏木低效林經(jīng)營管理及改造模式40
• 1.6 研究的目的意義40-42
• 2 試驗地概況及研究內容42-46
• 2.1 研究區(qū)概況42
• 2.2 樣地設置42-44
• 2.3 研究內容44
• 2.3.1 模式林內環(huán)境特征44
• 2.3.2 幾種模式植物多樣性44
• 2.3.3 幾種模式上壤微生物多樣性44
• 2.3.4 幾種模式土壤動物多樣性44
• 2.3.5 幾種模式地下與地上部分間關系44
• 2.4 技術路線44-46
• 3 柏木低效林幾種改造模式的土壤理化性質及有機物質特性46-68
• 3.1 柏木低效林幾種改造模式的土壤理化性質46-52
• 3.1.1 研究方法47
• 3.1.2 結果與分析47-51
• 3.1.3 小結51-52
• 3.2 柏木低效林幾種改造模式的地上凋落物特征52-56
• 3.2.1 研究方法52-53
• 3.2.2 數(shù)據(jù)處理與分析53
• 3.2.3 結果與分析53-55
• 3.2.4 小結55-56
• 3.3 柏木低效林幾種改造模式的細根特性56-68
• 3.3.1 研究方法56-58
• 3.3.2 數(shù)據(jù)處理58
• 3.3.3 結果與分析58-66
• 3.3.4 小結66-68
• 4 柏木低效林幾種改造模式的植物多樣性68-76
• 4.1 研究方法69
• 4.2 數(shù)據(jù)處理69
• 4.3 結果與分析69-75
• 4.3.1 植被組成69-71
• 4.3.2 模式植物多樣性71-72
• 4.3.3 模式間的相似性72-73
• 4.3.4 模式內各層次多樣性73-75
• 4.4 小結75-76
• 5 柏木低效林幾種改造模式的上壤動物多樣性76-83
• 5.1 研究方法76-77
• 5.2 數(shù)據(jù)處理77
• 5.3 結果與分析77-82
• 5.3.1 土壤動物數(shù)量77-78
• 5.3.2 土壤動物群落78-79
• 5.3.3 土壤動物類群79
• 5.3.4 土壤動物多樣性79-80
• 5.3.5 土壤動物的影響因素80-82
• 5.4 小結82-83
• 6 柏木低效林幾種改造模式的土壤微生物多樣性83-95
• 6.1 研究方法84
• 6.2 數(shù)據(jù)處理與分析84-85
• 6.3 結果與分析85-94
• 6.3.1 土壤微生物空間分布及季節(jié)動態(tài)85-88
• 6.3.2 土壤微生物多樣性88-90
• 6.3.3 模式內微生物多樣性90-91
• 6.3.4 微生物與環(huán)境因子間的關系91-94
• 6.4 小結94-95
• 7 結論95-106
• 7.1 討論95-103
• 7.1.1 土壤養(yǎng)分95-96
• 7.1.2 森林凋落物96
• 7.1.3 細根生物量96-99
• 7.1.4 凋落物對土壤動物的影響99
• 7.1.5 土壤養(yǎng)分對土壤動物的影響99-100
• 7.1.6 土壤微生物100-101
• 7.1.7 模式間比較101-103
• 7.2 主要研究結論103-104
• 7.3 特色與創(chuàng)新104-105
• 7.4 進一步研究的方向105-106
• 參考文獻106-126
• 個人簡介126-128
• 導師簡介128-129
• 致謝129

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本文編號：711728