模拟增加降水对干旱河谷区云南松人工林凋落叶分解及养分释放的影响

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如今降水格局的变化已受到全球的广泛关注,降水格局的转变,从而改变并继续改变着全球陆地生态系统的结构与功能,严重影响着人类的健康与生存。同时也影响植物生理代谢过程,改变凋落物内化学物质含量,从而改变森林生态系统中养分元素释放和土壤微生物吸收之间的平衡关系,并间接改变着凋落物自身的化学组成,影响凋落物分解。干旱河谷是一类特殊的生态系统,该类区降水稀少,水分因子是制约其生态系统稳定存在的重要因素。研究表明,在我国极端干旱区和干旱区的降水有总体增加的趋势。研究区属于典型干旱河谷地区,根据雅安市石棉县近几十年的降雨变化,降水量相比以往有明显的增加。因此,干旱区森林生态系统因降水格局的改变而受到到影响的研究对预测干旱区森林生态系统变化具有重要意义。基于此,以干旱河谷区内具有代表性的树种云南松(Pinus yunnanensis)为研究对象,通过la的原位凋落袋分解试验,研究了增加降水10%(A1)、20%(A2)、30%(A3)和自然降水(CK)对干旱河谷区云南松人工林凋落叶分解及养分释放的影响。主要结果如下:(1)在自然降水下,云南松凋落叶分解95%需要7.923 a,增降使凋落叶分解95%所需的时间缩短2.444 a(A1)、1.772 a(A2)和1.309 a(A3),A1分解速率显著快于A2、A3和CK。这表明降水增加促进了凋落叶分解,但水分过量(A2和A3)会对这种促进产生抑制作用。(2)增加降水使C残留率低于CK,且A1和A2处理C残留率显著低于CK。这表明增加降水促进了凋落叶C元素的分解,但水分过量会减缓C元素的释放。(3)A1处理使N残留率低于CK,但差异不显著,A2和A3处理使N残留率显著高于CK;而P残留率的变化与N正好相反。其中,A1处理的N固持强度最低,A3最高;A3处理的P固持强度最低,A1最高。这表明在1a的分解试验中,水分过量(A2和A3)抑制了N元素释放,却促进了P元素的释放。(4)增加降水显著促进了凋落叶木质素的分解,且水量越高,促进作用越明显;同时显著抑制了纤维素的分解,且水量越高,抑制作用越明显。这表明增加降水促进了木质素的释放,却抑制了纤维素的释放。(5)增加降水使K残留率显著低于CK,使Ca和Mg残留率显著高于CK。这表明增加降水促进了凋落叶K元素的释放,抑制了Ca和Mg元素的释放。(6)相关性分析表明,CK的分解速率与木质素/N和木质素含量的相关性最高,A3凋落物分解速率与C/N和N含量的相关性最高。这表明在自然降水条件下云南松人工林凋落叶分解速度主要受木质素/N的影响;但随着降水增加,凋落叶分解速度主要受木质素/N的影响程度降低,逐渐转为受C/N影响。
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