气候变化背景下东北东部山区红松和蒙古栎凋落物分解特征

来源 :东北林业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:Erinhim
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气候变化对凋落物分解会产生直接和间接的影响。一方面,气候变化可以通过改变森林生态系统的水热条件而直接影响凋落物的分解过程;另一方面,通过长期的气候变化可导致气候带的转移、森林物种的迁移,从而改变原有森林树种组成,引发林下凋落物种类组成和比例的改变,进而间接的影响原有凋落物的分解。阔叶红松林是我国东北典型的地带性顶极植被类型,蒙古栎是占我国东北次生林面积最大的阔叶树种。有研究认为,气候变化对蒙古栎生长较其它阔叶树种更有优势,蒙古栎次生林面积可能进一步扩大;而该树种又是阔叶红松林的主要伴生树种之一,因此,在受气候变化影响下现有原始蒙古栎红松林内蒙古栎可能会逐渐向相邻或交错的阔叶红松林内迁移,同时,随着面积逐渐扩大的蒙古栎次生林内红松幼苗的天然或人工更新,蒙古栎红松林的生长范围可能会逐渐扩大,引起林下凋落物组成种类和比例的改变,进而影响蒙古栎和红松凋落物的分解。为了探讨未来气候变化对中国东北东部森林凋落物分解可能带来的潜在影响,本研究以阔叶红松林的建群树种红松和伴生树种蒙古栎凋落物作为研究对象,利用室内微缩试验模拟增温(+4℃、+6℃)和在野外原始红松林和蒙古栎次生林下埋放不同混合比例的2树种凋落物分解袋(蒙古栎与红松比例分别为MH3:1、MH1:1、MH1:3及单种红松和蒙古栎),模拟气候变化影响下森林演替过程中凋落物组成比例的改变,研究其凋落物的分解特征,通过测定凋落物分解呼吸累积CO2产量、质量损失率、凋落物的C、N元素分解动态、C/N比等指标,并对这些指标进行综合分析,旨在揭示气候变化情景下阔叶红松林和蒙古栎次生林演替过程中凋落物的分解特性,研究结果可为预测气候变化情景下东北主要森林演替过程中的物质循环特性提供科学参考。主要结果如下:(1)室内微缩单因子控制实验表明,温度升高对单独的蒙古栎和红松凋落物及二者混合凋落物的分解速率均有促进作用;对照和+4℃条件下凋落物混合分解对凋落物分解有促进作用。然而,在+6℃条件下混合凋落物与蒙古栎单一凋落物分解速率相差不大,二者均大于红松单一凋落物分解速率。(2)原始阔叶红松林中的野外实验表明,与单种凋落物分解情况相比,蒙古栎和红松凋落物混合对凋落物分解有促进作用。按MH1:3混合分解速率最快,随着蒙古栎比例的增加分解速率先减小后增大。混合凋落物中,蒙古栎凋落物对红松凋落物C元素释放速率是先促进后抑制;按MH1:3混合,蒙古栎明显促进了红松凋落物N元素的富集,明显降低红松凋落物的C/N比,其它比例混合没有明显规律;按MH1:1和MH1:3混合,红松凋落物能促进蒙古栎凋落物C元素释放,但对蒙古栎凋落物N元素分解影响不明显。(3)蒙古栎次生林中的野外实验表明,与单种凋落物分解情况相比,凋落物混合在分解前期对凋落物有明显的促进作用;在试验末期,不同比例混合对凋落物分解影响不一,按MH1:1和MH1:3混合对分解有促进作用,而按MH3:1混合表现出抑制作用。混合处理中,按MH3:1混合蒙古栎凋落物可以促进初始红松凋落物C分解,其它比例混合蒙古栎凋落物对红松凋落物C分解有抑制作用。按MH1:3混合蒙古栎凋落物对红松凋落物N富集有明显的促进作用,其他比例混合蒙古栎凋落物对红松凋落物N分解表现为抑制作用;按MH1:1和MH1:3混合,红松凋落物可以促进蒙古栎凋落物C释放,按MH3:1混合红松凋落物对蒙古栎凋落物C分解先促进后抑制;红松凋落物对蒙古栎凋落物N分解影响没有明显规律。总体来看按MH1:3混合对凋落物分解促进作用最明显。(4)综合分析室内微缩试验和野外试验结果,可以得出:温度是影响凋落物分解的重要因子之一,随着温度的升高凋落物分解速率加快;红松和蒙古栎凋落物混合对凋落物分解有促进作用,随着温度升高促进作用可能减弱,凋落物混合分解对2树种的凋落物C分解、N富集和C/N比存在促进、抑制或交替出现等不同程度的影响;凋落物分解存在主场效应;各处理凋落物在蒙古栎次生林内分解要快于在原始红松林林内分解。因此,在气候变化背景下,温度升高会加速蒙古栎和红松凋落物的分解;在蒙古栎逐渐成为原始红松林的伴生树种过程中,蒙古栎和红松凋落物混合会促进凋落物的分解,且按MH1:3混合分解最快;同样的,在蒙古栎次生林逐渐向顶极群落蒙古栎红松林演替过程中,蒙古栎和红松凋落物混合可以明显加快凋落物前期分解,按MH1:3分解速度最快。老山蒙古栎次生林凋落物养分周转比凉水原始红松林快。
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