本科毕业(设计)论文
(2010届)
题目: 澜沧江中游典型植被土壤养分特征研究
教学院系 环境科学与工程系
专 业 农业资源与环境2006级
学生姓名
指导教师 (副教授)
评 阅 人
澜沧江中游典型植被土壤养分特征研究
(西南林业大学,昆明,650224)
摘 要:土壤养分的分布特征,对于了解森林生态系统的土壤肥力和营养元素循环有重要意义。本文以澜沧江中游典型植被下的土壤为研究对象,通过采样、分析,对该区域4种不同森林类型(针叶林、针阔混交林、落叶阔叶林、常绿阔叶林)土壤养分状况进行了分析测定,研究4种典型的植被群落土壤养分含量的变化特征,采用因子分析方法对各林型土壤养分状况进行了比较。并对不同森林类型植被下土壤养分状况进行测定与分析,在获取大量土壤养分数据的基础上,系统地分析不同典型植被对土壤养分状况的影响。结果表明:四种不同植被类型下的土壤养分存在一定的差异,各种养分的变化规律也不一致;不同海拔同一种森林类型下的土壤养分也存在一定差异;同一海拔不同植被类型土壤差异明显;枯落物对土壤养分有一定的影响等。通过探讨植被类型、海拔、土壤类型等对土壤养分的影响,通过了解不同植被类型土壤养分的变化规律,为进一步改进不同植被类型的相应经营技术,提高林分的生产力提供依据,更为该地区森林资源的科学管理、土地资源的保护和持续利用及其森林生态系统的更新、恢复提供依据。 关键词:植被;土壤养分;澜沧江 英文摘要
2
目 录(目录字体太小)
目 录........................................................................................................................................... 3 1 前 言....................................................................................................................................... 4
1.1 本研究的目的意义 ........................................................................................................... 4 1.2国内外研究现状及发展趋势 ............................................................................................ 4 2 研究区概况与方法 ..................................................................................................................... 7
2.1研究区概况 ........................................................................................................................ 7 2.2 研究方法 ........................................................................................................................... 8
2.2.1样品的采集 ............................................................................................................ 8 2.2.1测定项目和方法 .................................................................................................. 10
3 结果分析 ................................................................................................................................... 12
3.1不同植被类型土壤养分含量 .......................................................................................... 12 3.2不同海拔常绿阔叶林的养分状况 .................................................................................. 14 3.3同一海拔不同植被类型的养分状况差异 ...................................................................... 15 3.4 不同植被类型枯落物与土壤养分的关系 ..................................................................... 16 4 结论........................................................................................................................................... 18 参考文献......................................................................................................................................... 19 致 谢 ............................................................................................................................................ 21 指导教师简介 ................................................................................................. 错误!未定义书签。
3
1 前 言
1.1 本研究的目的意义
土壤是一个由生物及非生物组成的复杂综合体,有集散、 转化、 传递物质和能量的作用。土壤养分状况优劣是土壤物理、 化学、 生物等因素耦合的结果,是土壤从环境条件和营养条件两方面供应和协调作物生长发育的能力。研究不同森林类型土壤性状的变化规律,对于合理利用森林和森林土壤资源,建立良性循环的森林生态系统有着重要意义。
然而,不同植被类型也影响着土壤养分循环,通过研究土壤养分变化,对于了解各群落土壤肥力和营养元素循环机制有重要意义[1]。森林土壤养分状况,与构成林分树种及树种组成、林分结构等林分因子有密切关系,反过来,林分生长状况也能反映土壤肥力高低[2]。不同森林植被下的土壤具有不同的基本性质,研究不同森林植被下土壤性质的差异对了解森林与土壤之间的关系,如森林更新、森林的恢复与重建等都具有重要意义[3]。
为此,本文将对澜沧江中游流域4个典型植被类型土壤养分状况进行比较研究,获取植被类型、物种组成、群落结构、生物量等基础资料。对该地典型植被土壤进行实地考察、采样、分析后,明确该区土壤养分对其植被的影响。同时,通过样地调查与实验分析的方法对其土壤养分(土壤有机质、PH值、土壤全氮、全磷、速效氮、速效磷、速效钾)等的含量进行测定,以及土壤水分、枯落物、团粒结构、土壤孔隙度、容重等进行分析,再与典型植被联系起来,试图探讨不同森林类型下土壤养分状况变化的规律,从整体上认识澜沧江流域陆地典型植被类型及其土壤养分基本特点。即可明确该区土壤养分与其植被的关系,对于保护植被、保护生物多样性、减少土壤养分流失、土地的合理利用等都具有重要的现实意义,并有助于相关部门制定行之有效的政策和采用合理的方法保护该地的植被和土壤,为今后科学营林、合理利用土壤资源提供依据。
1.2国内外研究现状及发展趋势
森林土壤的形成,森林植被是主导因素之一。主要表现在森林所造成的郁闭
4
度环境、森林枯落物的归还和枯枝落叶层的形成以及它们的分解对土壤的影响等
[4]
。而土壤是林地生态系统重要的组成部分,土壤肥力对森林生产力具有决定性
的影响,持久地维持和提高土壤肥力是森林生态系统稳定和林业可持续发展的重要因素[5]。一方面,森林土壤可为森林植被的存在和发展提供必要的物质基础;另一方面,森林植被的出现及其演替反过来也将影响其土壤的形成和发育[6]。所以,土壤是植被的基础,土壤为植被提供必要的物质基础,而植被的出现也影响着土壤的形成和发育[7]。在土壤-植被体系中,土壤和植被是相互依存的两个因子,植被影响土壤,土壤制约植被[8]。一般情况下,土壤养分含量(碱解氮、有效磷、速效钾、有机质)与植被水平相互关联,植被类型的土壤养分特征与植被特征存在明显的正相关关系,总体趋势为植被水平高其土壤养分含量也较高[9]。目前,国内外关于土壤特性变化的研究较多,但对土壤性质与植被的研究较少。随着生态环境问题的日趋尖锐,人们越来越重视对土壤与植被之间关系的研究
[10]
。
然而,土壤养分与土壤有机质也存在密切的关系,土壤有机质是衡量土壤健
康的重要指标之一[11]。土壤有机质不仅是植物生长所需的氮、磷、钾、硫及微量元素等各种养分的主要来源,还有改善土壤理化性质、固定土壤重金属和有机污染物的作用,它的含量是土壤肥力水平的一项重要指标[12]。导致不同林型间土壤有机质差异的重要原因可能在于:一是与不同林型的凋落物量不同有关。有研究发现,不同林型的人工林地上凋落物量存在差异,这种差异与凋落物量的大小及凋落物分解速率大小有关[13];二是与不同林型的凋落物分解速率差异有关。而张智才[22]等研究发现群落地下生物量、单位面积物种数与土壤有机质、全氮、全磷含量均呈显著正相关关系,演替中期植被群落更替频繁,不同植被群落下植被生态学特征(高度、密度等)不均可能是造成有机质变异程度相对较大的原因。而且随着海拔高度的变化,影响土壤有机质积累的土壤水热条件发生有规律的变化
[14]
。随海拔高度的降低,土壤温度逐渐升高,较高的温度又增强了土壤微生物的
分解能力,而不利于土壤有机质的积累[15]。
土壤结构与土壤养分也存在一定的关系,土壤结构特征和质地状况是反映土壤基本性质、衡量土壤肥力与抗蚀性的重要指标[16]。土壤颗粒组成又称土壤质地或土壤机械组成,它不仅影响土壤的理化性质和生物学特性,与植物生长所需的
5
环境条件及养分供给关系十分密切[7]。土壤中的养分状况和它对各养分吸附能力的强弱都与土壤的粒级、组成有关;土壤颗粒组成的不同是造成养分差异的最主要内在原因[17-18]。土壤颗粒、微团聚体、团聚体及水稳性团聚体是土壤结构形成的重要物质基础,不同土壤结构构成不同的土壤质地类型,进而影响土壤的物理、化学和生物学过程,影响土壤性质与抗蚀性能[19]。因此,对土壤机械组成、微团聚体、团聚体及水稳性团聚体进行定量化描述,研究土壤结构特征具有重要的现实意义。
森林枯落物层是森林结构中重要的组成部分,是森林地表的一个重要覆盖层和保护层[20],它不但具有防止雨滴击溅土壤、改善土壤性质、拦蓄渗透降水、分散滞缓地表径流、补充土壤水分等作用,且具有影响林地土壤养分与水分循环等功能,在土壤--植被--大气连续体中起着重要作用[21],形成森林水文效应的第二活动层。土壤养分数量的多寡取决于枯落物贮量大小和其中灰分元素含量的高低。另外,枯落物层能够调节林地土壤水分、温度以及通气状况[22-23]。国内外许多学者在不同区域对植被枯落物的特性作了研究。研究结果表明植被枯落物可以影响植物群落的分布、土壤水分蒸发和入渗、地表径流等[24-25]。而土壤水分是林木生长发育的必要环境因子,是生态系统中最活跃、最具影响的因素之一,是植物赖以生存的源泉[26]。土壤除了自身的保水机制外,还可通过凋落物对水分的吸持和拦截、减少地表蒸发以及改善土壤结构提高土壤含水量[27]。凋落物的储存量与其最大持水量呈极显著正相关。如寒温带和西部亚高山针叶林和落叶阔叶林凋落物的持水能力大于热带亚热带森林,寒温带和西部亚高山的气候寒冷,凋落物不易分解而富集,其持水能力强;反之,热带亚热带地区水热条件适宜,凋落物分解快,储存量少,其持水力弱[28]。可见,不同树种的凋落物其持水能力还有待研究,但是,森林植被破坏后会导致凋落物和地被层持水能力下降。因此,保护森林凋落物对保持水土和涵养水源具有重要的意义
[29]
。
目前,本地区不同植被类型日趋多样化,然而对于该地区不同植被下土壤养分状况的研究报道尚不多见,深入研究植被土壤养分与其影响因子的关系,是指导致地区人工林造林和营林实践的基础,因此,表明澜沧江中游在植被和土壤方面均是一个值得深入研究的关键地区。我们以澜沧江中游的几种典型植被的土壤为研究对象,对不同类型植被下的土壤养分状况进行测定与分析,探讨不同植被
6
与土壤养分状况间的关系,了解不同植被类型土壤养分的变化规律,为进一步改进不同植被类型的相应经营技术,为提高森林的生产力提供依据,更为森林生态系统的更新、恢复提供依据。
2 研究区概况与方法
2.1研究区概况
研究区为澜沧江中游流域-临沧市云县地区,云县位于云南省的西南部,临沧市东部,介于东经99°43′—100°33′和北纬23°56′—24°46′之间,是临沧市的交通要道、临沧市8县(区)与云南省广大腹地交往的北大门,其南北最大纵距90.4Km,东西最大横距84.2Km,总面积3760 Km2,辖40.9万人口,境内居住22个民族,最高海拔3429.6 m,最低海拔748 m。属低纬高原亚热带季风气候和暧温带季风气候,全年平均气温19.1℃,最高气温26.9℃,最低气温13.8℃。年平均降雨量912.6mm,年有霜期2.6天,日照时数2252.3小时。气 候较热,雨量适中,终年无雪少霜。 云县地处滇西横断山系纵谷区南部,属深度切割中山宽谷、峡谷区。是第四纪更新世初期喜马拉雅运动大面积强烈的差别抬升所形成。山脉大多为西北—东南走向,地势东西高,中部稍低,相对高差2350 m。县境内的地质构造主要有褶皱、断裂构造及岩浆活动3种。县内土壤面积548.37万亩,占全县土地面积的99.7%。土壤共分7个土类、12个亚类、46个土属、149个土种、77个变种。7个土类分别为黄棕壤,占土壤总面积的1.1%;黄壤,占19%;紫色土,占7%;红壤,占49.6%;赤红壤,占17.2%;草甸土,占0.2%;水稻土,占5.9%。 云县森林覆盖率为62%,由于受印度洋暖湿气流和西南季风影响,加之地形复杂、高差悬殊,多种气候类型和多种土壤并存,形成了复杂的生态环境,丰富多彩的植物资源。云县主要森林植被类型分为4个区、7个森林类型。其中,天然植被有思茅松林、针阔混交林、落叶阔叶林、常绿阔叶林及灌丛植被等,其主要的乔木树种有:思茅松(Pinus kesiya Royle ex Gordon var. langbianensis (A.Chev) Gaussen)、羊蹄甲(Bauhinia.blakeana)、牛肋巴(Arehromeris
7
lehmahii (mett.) ching-pol.)、新樟(Neocinnamomum H. Liou)、银木荷(Schima argentea Pritz. ex Diels)、云南木犀榄(Olea yuennanensis Hand.-Mazz.)、小果栲(Castanopsis microcarpa)、云南越桔(Vaccinium duclouxii (Levl.) Hand.-Mazz)、云南叶轮木(Ostodes katharinae Pax)、黄毛青冈
(Cyclobalanopsis delavayi (Franchet) Schottky)、石栎(Lithocarpus glaber (Thunb. ) Nakai)等。其中属国家重点保护的树种主要有银杏(Ginkgo biloba)、云南红豆杉(Taxus yunnanensis Cheng et L. K. Fu)、华盖木(Manglietiastrum sinicum Law)、香果树(Emmenopterys henryi Oliv.)等。 2.2 研究方法
2.2.1样品的采集
根据澜沧江中游典型植被群落种类的了解,综合考虑各种特征,我们共选择了17个30m×20m样地,取样面积:乔木样地30m×20m,每个样地沿对角线取3个5m×5m的灌木样方,灌木样方中沿对角线取3个1m×1m的草本样方。记录指标主要包括:(1) 每株乔木的名称 、胸径、树高 、冠幅;(2) 灌木和草本的植物名称 、株数 、高度 、盖度 ;(3)生境因子如海拔 、坡向 、坡度 、土层厚度等 。土壤取样也是沿对角线在每个样地中取3个样点,去除地表凋落物后从地表0—40cm深度挖取土壤剖面。在每一采样点从剖面自上而下取土,分别取一个1-20cm、20-40cm的环刀样,再用土袋分别取一袋混合土样,每样点取等量的土壤,装袋贴好标签,带回实验室分析备用。
2-1研究地基本概况(表格整理一下,占页面太多)
植被类型 针叶林
样地号 01
地点 蔡家山顶部
03
蔡家山顶部
08
石栏杆山
1846m 1274m 海拔 1280 m
中心点坐标 00647104E, 02722253N 00647256E, 02722384N 00641183E, 02726726N
32°
东南
25°
东南
坡度 20°
坡向 西
8
针阔混交林 落叶阔叶林
02 蔡家山顶部
1280 m 00647104E, 02722253N
20° 西
04 蔡家山中部
1102m 00647482E,02722227N 48° 东南
05 蔡家山中部
1113m 00647428E, 02722174N
38° 东
14 忙怀新电站
1022m 00647322E, 02711808N
48° 北偏东30° 东
常绿阔叶林
06 背土锅山 1795m 00641561E,02727187N 25°
07 石栏杆山 1804m 00641218E, 02727505N
25° 西北
09 白莺山(长浪坝水库
2435m 00632210E, 02724556N
31° 北偏西11° 南
10 白莺山(长浪坝水库)
2430m 00632254E,02724711N 25°
11 白莺山(长浪坝水库)
2445m 00632388E,02724638N 35° 西
12 黄草坝附近(旧地井村)
1870m 00637981E, 02728261N
33° 东
13 忙甩河 1245m 00640720E, 02728728N
36° 北偏东30°
15 水井村对面(拉树木河)
1855m 00638175E, 02728579N
31° 南偏西30°
16 忙甩山 1230m 00641703E, 02729638N
34° 北偏西30°
17 鸡街子 1115m 00643208E, 32° 北偏西
9
02728309N 20°
2.2.1测定项目和方法
土壤样品经自然风干后,除去杂物,用木棒研细,分别过1mm、0.25mm筛,样品保存于自封袋众贴好标签好备用。
1、测定项目为:土壤有机质、pH值、全氮、全磷、全钾、水解氮、速效磷、速效钾。其具体测定方法如下:(1)土壤有机质——重铬酸钾容量法-外加热法;(2)土壤pH值——电位法;(3)土壤全氮——半微量凯式法;(4)土壤全磷——氢氧化钠碱熔—钼锑抗比色法;(5)土壤全钾——氢氧化钠碱熔—火焰光度法;(6)土壤水解氮——碱解扩散法;(7)土壤速效磷——0.03 mol·LNH4F—0.025 mol·L-1HCl浸提-钼锑抗比色法;(8)土壤速效钾——NH4Ac浸提,火焰光度法。 2、计算公式
(1)有机质%=(V0-V)×N×0.003×1.724×1.1×100/烘干土重 式中:V0—滴定空白时消耗的FeSO4毫升数。 V—滴定样品时消耗的FeSO4毫升数。 N—FeSO4的当量浓度。 0.003—1毫克当量碳的克数。
(2)全氮(N,%)=(V-V0)×C×0.014×100/m1×K2
式中:V—滴定样品用去盐酸标准溶液体积,ml。 V0—滴定试剂空白试验用去盐酸标准溶液体积,ml。 C—盐酸标准溶液的浓度,mol/L。 0.014—氮原子的摩尔质量,g/mmol。
K2—将风干土样换算成烘干土样的水分换算系数 m1—风干土样质量,g。
(3)全磷(P,%)=C×V×ts×100/m×106
式中:C—从工作曲线上查得显色液的磷ppm数。 V—显色液体积,50ml。
Ts—分取倍数,Ts=待测液体积(ml)/吸取待测液体积(ml)。
10
-1
m—烘干土样质量,g。 106—将微克换算能克的除数。
(4)全钾(K,%)= C×V×ts×100/m×106
式中:C—从工作曲线上查得溶液中钾的ppm数。 V—测读液定容体积,50ml。
Ts—分取倍数,Ts=待测液体积(ml)/吸取待测液体积(ml)。 m—烘干土样质量,g。 106—将微克换算能克的除数。
(5)水解性氮(mg/kg)=(V-V0)×C×14×1000/m1×K2 式中:V—滴定待测液用去盐酸标准溶液体积,ml。 V0—滴定试剂空白试验用去盐酸标准溶液体积,ml。 C—盐酸标准溶液的浓度,mol/L。 14—氮原子的摩尔质量,mg/mmol。
K2—将风干土样换算成烘干土样的水分换算系数 m1—风干土样质量,g。
(6)速效磷(Pmg/100g土)=PPM×比色体积×分取倍数×100/烘干土重×1000 式中:PPM—从标准曲线查得磷的PPM数。 比色体积—显色溶液体积。
分取倍数—样品制备时溶液体积/吸取虑液ml数 100—换算成每克土磷的毫克数。 1000—将微克换算成毫克。
若换算成国际单位,则1mg/100g=10mg/kg。
(7)速效钾(Kmg/100g土)=PPM×比色体积×分取倍数×100/烘干土重×1000 式中:PPM—从标准曲线查得钾的PPM数。 比色体积—显色溶液体积。
分取倍数—样品制备时溶液体积/吸取虑液ml数 100—换算成每克土钾的毫克数。 1000—将微克换算成毫克
若换算成国际单位,则1mg/100g=10mg/kg。
注:测定方法参考《中华人民共和国国家标准》、中国科学院南京土壤研究所著的《土壤理化分析》。
11
3、数据统计与分析
数据处理采用Excel进行汇总分析。
3 结果分析
3.1不同植被类型土壤养分含量
不同植被类型、不同的林分树种组成不同,其林下土壤养分含量有差异。森林土壤养分状况与构成林分树种及树种组成、林分结构等林分因子有密切关系,反过来,林分生长状况也能反映土壤肥力高低[30]。
表3-1 不同植被类型土壤养分含量
植被类型
土层 (cm)
针叶林 针阔混交 落叶阔叶 常绿阔叶
0-20 0-20 0-20 0-20
5.86 5.98 5.75 5.05 PH
有机质 (g/kg) 49.57 22.60 34.60 83.87
全氮 (g/kg) 1.45 0.70 1.50 3.81
全磷 (g/kg) 2.53 1.80 2.97 3.56
全钾 (g/kg) 0.53 1.03 0.51 0.58
水解解
速效磷
速效钾
(mg/kg) (mg/kg) (mg/kg) 62.66 37.48 308.62 660.68
3.83 4.18 6.64 3.38
16.86 17.19 18.44 13.73
图3-1不同植被类型土壤有机质变化情况图 图3-2不同植被类型土壤全氮含量变化情况图
12
图3-3不同植被类型土壤全磷含量变化情况图 图3-4不同植被类型土壤全钾含量变化情况图
由表3-1分析得到,不同植被构成的林型,其土壤养分的含量都不同,其中,常绿阔叶林中的全N、全P、有机质、水解氮含量在最高,速效磷、速效钾含量却最低;全N、全磷、有机质、水解氮含量针阔混交林中最低。
土壤有机质与多种土壤养分相关,土壤有机质不仅是植物生长所需的氮、磷、钾、硫及微量元素等各种养分的主要来源,还有改善土壤理化性质、固定土壤重金属和有机污染物的作用,它的含量是土壤肥力水平的一项重要指标[31]。在这4种植被类型中,由图3-1可知(这种说法像数学语言):有机质的分布为常绿阔叶林>针叶林>落叶阔叶林>针阔混交林,其中常绿阔叶林中的有机质含量高达83.87g/kg,说明其土壤肥力较好。总的来说研究地的有机质水平在22.60 g/kg--83.87g/kg,属于中等水平。(将图3-1 、3-2放到这部分文字的下面) 土壤氮素是限制植物生长的首要因素,它是植物体内许多重要有机化合物的主要成分,同时也是遗传物质的基础。一般认为土壤全氮含量<0.75g/kg,即缺氮,由图3-2可知,该研究地土壤全氮含量除了针阔混交林之外,都还处于中等水平,而常绿阔叶林的全氮含量为3.81 g/kg,属于较丰富的水平,而针叶林的土壤全 N、水解N都略高于针阔混交林的,这可能与不同林型间凋落物的分解速率不同有关。
磷是植物生长发育不可缺少的营养元素之一,它既是植物体内许多重要有机化合物的组成成分,同时又以多种方式参与植物体内各种代谢过程。由图3-3可见:全磷含量变化与全氮变化相类似,一般全磷含量在1g/kg以上就为丰富水平,即该研究地全磷含量丰富,不缺全磷。但是速效磷含量在3.38 mg/kg -6.64
13
mg/kg之间,属于稍缺的状态。
钾对植物生长发育的影响也很大,钾不仅在生物物理和生物化学方面有重要作用,而且对植物体内同化产物的运输和能量转变也有促进作用[14]。由图3-4可见:针阔混交林中土壤全钾含量最高为1.03g/kg,其他林型含量不同,但差异不显著。一般全钾含量<5g/kg,速效钾<30 g/kg就为极缺,即该研究区极缺
全钾、速效钾。
从土壤pH值来看,林地表层酸度略高于下层,这除了森林土壤的淋溶作用外,还与表层有机质分解释放少量有机酸有关,但总体上各林木土壤的pH值尚无明显差异。养分含量随群落演替而逐渐上升的规律不十分明显。
3.2不同海拔常绿阔叶林的养分状况
不同海拔,同一种植被类型下的土壤养分存在一定的差异,各种土壤养分会随着海拔的升高而有所变化。调查样地的垂直分布范围为海拔1022~ 2445 m,随海拔高度的升高,有机质、全氮、速效磷、速效钾含量逐渐升高(图3-2 )。
表3-2 不同海拔常绿阔叶林的养分含量
海拔 (M) 1200
土层 (cm) 0-20 20-40
1800
0-20 20-40
2400
0-20 20-40
5.26 5.51 5.09 5.39 4.81 5.03 PH
有机质
全氮
速效磷 (mg/kg) 2.09 1.27 2.95 1.88 3.24 2.84
速效钾 (mg/kg) 9.52 5.34 12.61 7.99 15.75 7.67
(g/kg) (g/kg) 34.95 18.90 41.58 28.80 178.43 95.3
1.90 1.13 3.10 2.40 6.67 4.97
14
图3-5 不同海拔常绿阔叶林有机质含量情况 图3-6不同海拔常绿阔叶林全氮含量情况
图3-7不同海拔常绿阔叶林速效磷含量情况 图3-8 不同海拔常绿阔叶林速效钾含量情况
表3-2表明:土壤养分与海拔高度具有一定的关系,无论是上层土壤还是下层土壤,海拔较低的土壤中全N、有机质、速效P和速效K的含量低;海拔较高的土壤中全N、有机质、速效P和速效K的含量高,这是因为低海拔的土壤,植被条件差,水土流失较严重,土壤养分淋失较强,且靠近居民点,受人为干扰比较强烈,所以养分比较贫瘠;而较高海拔区,气温较低,蒸发量比较小,植被较好,湿度较大,有机质的输入量可能较大,物质的分解率较小,养分比较富集。
由图3-5~图3-8可见:随着海拔的升高,土壤有机质、全氮、速效磷、速效钾的含量也逐渐升高,且上层土壤升高的速度较下层快,这可能与土壤表层的枯落物覆盖和分解,随着土壤的加深,枯落物对其的影响减弱有关。
3.3同一海拔不同植被类型的养分状况差异
对研究区1200m左右海拔的不同植被类型有机质、全氮、速效磷、速效钾测
15
定结果进行统计分析,结果(见表3-3)。
表3-3 1200m海拔不同植被类型养分状况
植被类型
土层 (cm)
针叶林 针阔混交林
落叶阔叶林 常绿阔叶林
0-20 20-40 0-20 20-40 0-20 0-20 20-40
6.09 6.15 5.98 6.02 5.75 5.26 5.51 PH
有机质 (g/kg) 31.31 12.30 22.62 12.64 34.62 35.1 18.93
全氮 (g/kg) 1.01 0.58 0.69 0.60 1.52 1.90 1.12
速效磷 (mg/kg) 4.65 2.04 4.18 2.54 6.64 2.09 1.27
速效钾 (mg/kg) 19.94 15.96 27.39 17.89 18.44 9.52 5.34
由表3-3可知:相同海拔不同植被类型的土壤养分存在一定的差异。无论是上层土壤还是下层土壤,土壤PH分布为针叶林>针阔混交林>落叶阔叶林>常绿阔叶林,不过都在5.5-6.2之间变动,无明显差异。有机质、全氮分布为常绿阔叶林>落叶阔叶林>针叶林>针阔混交林,速效磷和速效钾没有明显的规律,总的来看,1200m海拔处的土壤养分不丰富,除有机质、全氮都属于中等水平外,其他养分都比较贫乏,土壤呈酸性。这可能是因为在1200m海拔处由于正好处于人们经常活动的范围,受人为干扰比较强烈,所以植被条件差,水土流失较严重,土壤养分淋失较强,所以养分比较贫瘠。
3.4 不同植被类型枯落物与土壤养分的关系
林地土壤表层直接接纳凋落物的物质输送,同时凋落物的分解转化主要受土壤表层的影响,因此下面以表层土壤(0~20 cm)来讨论凋落物与土壤养分的相互关系。
表3-4 不同植被类型枯落物与土壤养分的关系
植被类型 枯落物重量(g)多大面积上的? 针叶林 231.11 8.81 3.77 49.57 1.45 2.53 0.53 枯落物蓄积量(t/hm) 2土壤自然含水量(%) 有机质 全氮 全磷 (g/kg) 全钾 (g/kg) (g/kg) (g/kg) 16
针阔混交 落叶阔叶 常绿阔叶 230.00 257.22 283.50 8.62 6.93 8.90 2.01 2.05 3.88 22.60 34.60 83.87 0.70 1.50 3.81 1.80 2.97 3.56 1.03 0.51 0.58 注:表中数值为各个样地0-20cm的土壤的养分含量
图3-9不同植被类型枯落物蓄积量与土壤养分的关系
森林枯枝落叶是林地养分的重要来源,不同森林类型的枯枝落叶数量和质量有较大差异。森林枯枝落叶通过分解使大量的营养元素归还给土壤,从而使森林养分循环得以顺利进行,同时对维持土壤肥力也起到了十分重要的作用。从不同植被类型枯落物与养分的关系表3-4知:常绿阔叶林和落叶阔叶林枯落物重量最丰富(重量不能说丰富),分别为283.50g、257.22g,针阔混交林重量最低为230.00 g。土壤的自然含水量、全氮、全磷随着枯落物的重量而增加。(重量和蓄积量之间的变化是因为什么?)
枯落物蓄积量(又称现存量),主要取决于枯落物输入量、分解速度和累积年限,而林分的树种组成、所处的水热状况都对枯落物蓄积量有较大影响。枯落物的蓄积量受多种因子的影响,如林型、林龄、生长季节、人为活动、枯落物的输入量、分解速度、本身的厚度和性质等[32]。由图3-9可知,从枯落物蓄积量的角度来看:常绿阔叶林的蓄积量最大为8.90 t/hm2,而落叶阔叶林的蓄积量最低为6.93 t/hm2,经分析发现枯落物蓄积量能够影响土壤养分,枯落物蓄积量越高,土壤养分越丰富。
从上面的图来说明土壤养分和枯枝落叶的关系不太清晰,你再根据每个样
17
地的枯落物蓄积量和土壤中N、P的含量,求算一下它们的相关系数R或R2值,可以准确说明关系是否密切。
4 结论
研究区四种典型植被,17个样地土壤养分的分析结果表明:植被类型对土壤养分的影响很大,其中,不同海拔同一种植被类型的土壤养分差异显著,同一海拔的不同植被类型的土壤养分也存在明显差异,且不同植被的枯落物对土壤养分情况也有一定的影响。具体结论如下: (1)不同植被类型土壤养分含量有一定的差异
土壤养分含量受植被类型因素影响很大,不同的植被类型,其生物量和凋落物数量有较大的差异,同时能够进人土壤中的有机物数量也有较大的差异。土壤养分含量(全氮、全磷、全钾、水解氮、速效磷、速效钾、有机质) 与植被水平相互关联,植被类型的土壤养分特征与植被特征存在明显的正相关关系(有无数据说明),总体趋势为植被水平高其土壤养分含量也较高。4种典型植被综合考虑得到土壤养分顺序依次为常绿阔叶林>落叶阔叶林>针阔混交林>针叶林,说明地带性森林类型常绿阔叶林是当地最佳的林地利用方式。 (2)不同海拔常绿阔叶林的养分含量有显著变化
海拔对全N、有机质、速效磷、速效钾含量有一定的影响,根据调查:澜沧江中游常绿阔叶林在1200米海拔处,土壤的pH值、有机质、全氮、速效磷、速效钾的平均含量均低于1800米处常绿阔叶林的土壤,这表明低海拔常绿阔叶林土壤的养分含量稍低于高海拔常绿阔叶林的土壤养分。 (3)同一海拔不同植被类型的土壤养分含量有一定差异
在同一海拔不同植被类型的土壤养分还是存在着一定的差异,与不同植被类型相似,土壤有机质、全氮的含量都是常绿阔叶林>落叶阔叶林>针叶林>针阔混交林,速效磷、速效钾无明显规律,但总体来看在1200m海拔处的常绿阔叶林土壤养分较其他植被类型的丰富。??
(4)不同植被类型枯落物与土壤肥力的存在一定关系(这部分内容待分析部分修改后再修改总结一下)
18
枯落物量的增加能提高土壤自然含水量、全N、全P的含量,因为凋落量增加,养分归还量增大,对土壤肥力就有较高的补给潜力。但如凋落物分解过缓,大量养分元素累积于枯枝落叶层,不能及时进入土壤,则会造成土壤理化性质变差。
同时,枯落物蓄积量的增加也能提高土壤各养分的含量,因为林地枯落物分解后形成的腐殖质和有机质是土壤养分最主要的来源。另外,由于枯落物层的存在,林地土壤中产生了大量的动物、微生物,它们不但促进了土壤肥力的提高,而且能有效地将部分底土搬运到表土层,减少养分的淋失,保持表土富含养分改善表层土壤养分的分布状况[33]。
参考文献
[1] 常超,谢宗强,熊高明等.三峡库区不同植被类型土壤养分特征.生态学报,2009,29(11):5979-5985
[2] 耿玉清,余新晓,孙向阳等.北京八达岭地区油松与灌丛林地土壤肥力特征的研究[J].北京林业大学学报,2,29(2):50—54
[3] 郑燕明.青钩栲天然林和人工林林分结构与地力差异的研究[J].福建林学院学报,l996,16(3):2l5—218
[4] 许忠学,张登清,高文韬等.不同采伐方式对林地土壤养分的影响.吉林学 院学报,1996,12(2):110~114
[5] 黄成就,陈焕镛.中国植物志[M].北京:科学出版社,1997:143—145
[6] 朱会兴,苏智先,彭远英.山地土壤肥力与植物群落次生演替关系研究[J].生态学杂志,2005,24(2):l53l—l533
[7] 黄昌勇,土壤学.北京:中国农业出版社.2000
[8] 冯伟,张万军,冯学赞.接坝农牧交错区沙化地生态恢复过程中土壤因子与植被特征分析,干旱地区农业研究.2006,24(3):130-133
[9] 朱立博,郑勇,曾昭海.呼伦贝尔典型草原不同植被类型植被与土壤特征研究.中国草地
19
学报,2008,30(3):32~35
[10] 王政权,王庆成.森林土壤物理性质的空间异质性研究[J].生态学报,2O00,2O(6):945—950
[11] 黄志宏,田大伦,周光益等.广东南岭不同林分类型土壤养分状况比较分析.东北林业大学学报,2009,37(9):63-67
[12] 邹碧,李志安.丁永祯等.南亚热带4种人工林凋落物动态特征[J].生态学报,2006,26(3):715—721.
[13] 李海涛,于贵瑞,李家永等.井冈山森林凋落物分解动态及磷、钾释放速率[J].应用生态学报,2007,18(2):233—240.
[14] 吕贻忠,张凤荣,孙丹峰.百花山山地土壤中有机质的垂直分布规律.土壤,2005,37(3):277~283.
[15] 雷梅,常庆瑞,冯立孝,陈同斌.太白山土壤特性及氧化铁发生学特征.地理研究,2001,20(1):83~90.
[16] 刘云鹏,王国栋,张社奇等.陕西4种土壤粒径分布的分形特征研究[J].西北农林科技大学学报(自然科学版), 2003,31(2): 91 - 94.
[17] 邹诚,徐福利,闫亚丹.黄土高原丘陵沟壑区不同土地利用模式对土壤机械组成和速效养分影响分析[J].中国农学通报,2008,24(12):424-427.
[18] 谭军,钟继洪,骆伯胜,等.广东坡地红壤颗粒组成状况的研究III:土壤颗粒组成与土壤理化性质的关系[J].热带亚热带土壤学,1998,7(2):102-105.
[19] 胡建忠,张伟华,李文忠等.北川河流域退耕地植物群落土壤抗蚀性研究[J].土壤学报, 2004, 41(6): 854 - 863.
[20] 余新晓,张志强,陈丽华等.森林生态水文.北京:中国林业出版社.2004
[21] 刘春江,杨玉盛,马祥庆.欧亚陆地上森林凋落物的研究.林业研究,2003,14(1):27-34. [22] 马雪华.森林生态系统定位研究方法[M].北京:中国科学技术出版社.1994
[23] 张家武.马尾松- 火力楠混交林凋落物动态及对土壤养分的影响[J].应用生态学报,1993,4(4):367-372
[24] 程金花,张洪江,余新晓,等.贡嘎山冷杉纯林地被物及土壤持水特性[J].北京林业大学学报,2002,24(3):452—491
[25] 崔向慧,李海静,王兵.江西大岗山常绿阔叶林生态系统水量平衡的研究[J].林业科学,2006,42(2):8-12
20
[26] 任青山. 西藏冷杉原始森林土壤物理性质特征分析. 林业科学,2002 ,38(3):57~62 [27] 潘开文,何静,吴宁. 森林凋落物对林地微生境的影响.应用生态学报,2004 ,15(1) :153~158
[28] 雷瑞德.秦岭火地塘林区华山松水源涵养功能的研究.西北林学院学报,1984,(1):19~34
[29] 石培礼,李文华.森林植被变化对水文过程和径流的影响效应.自然资源学报,2001,16 (5) :481~487
[30] 耿玉清,余新晓,孙向阳等.北京八达岭地区油松与灌丛林地土壤肥力特征的研究[J].北京林业大学学报,2007,29(2):50-54
[31] 孙向阳.土壤学.北京:中国林业出版社,2006
[32] 王丽,刘霞,张光灿等.鲁中山区采取不同生态修复措施时的土壤粒径分形与孔隙结构特征[J].中国水土保持科学,2007,5(2):73-80.
[33] 林波,刘庆,吴彦等.川西亚高山针叶林凋落物对土壤理化性质的影响.应用与环境生物学报,2003,9(4):346~351
致 谢
在撰写这次毕业论文的过程中,由于自身的知识有限,在完成论文的过程中存在许多困难,借论文完成之际,感谢我的指导老师李小英老师,在她孜孜不倦的教导和帮助下,我顺利的完成了本次论文。通过这次写毕业论文,我不仅学会了土壤的野外采样方法、各种土壤养分的测定方法,而且也更深刻的体会到我们的专业在实践中的作用,同时了解了许多论文撰写的知识,使自己的专业知识得到实际运用。
谨此机会感谢所有关心过我,帮助过我的家人、师长和朋友们,今天的成绩离不开大家的关怀和支持。今天,重踏慢慢征程,我必将以更加饱满积极的精神投入到新的工作中去,回报家人,回报社会!
21
因篇幅问题不能全部显示,请点此查看更多更全内容