西藏色季拉山冷杉林生态系统养分循环研究.docx

西藏色季拉山冷杉林生态系统养分循环研究

生态系统对养分的循环利用是生态系统最重要的功能过程之一。养分元素循环与平衡直接影响生态系统生产力的高低,并关系到生态系统的稳定和持续。养分元素循环的研究不仅能阐明生态系统物质循环机制,而且对指导生产实践、调节和改善各种限制因素、提高养分元素的循环利用速率和最大限度地提高生态系统的生产力都具有重要的意义。

西藏东南部(林芝地区)是西藏森林的主要分布区,现有森林面积240万hm2,森林覆盖率达26.5%,是我国西南国有林区的主体。由于其特殊的地形、地貌、气候等因素的影响和制约,使得藏东南森林生态系统具有复杂多变的水热条件、独特的树种组成、丰富的森林植被类型和特殊的分布规律。虽然森林与环境之间的相互作用关系早已引起重视,但由于森林结构的复杂性和研究技术手段落后,特别是西藏高原研究地域的艰难,限制了森林生态系统功能的定量研究。在西藏高原东南部森林资源丰富的生态区域内,开展森林生态系统养分循环的研究,进一步完善我国生态系统定位研究大陆网络体系,同时也填补了在高海拔地区(3900m左右)进行养分循环研究、积累基础数据的国内空白,为进一步研究西藏高原森林生态系统的物质循环和能量流动提供必要的基础数据。

1土壤理化性质

试验观测地设于西藏高山森林生态系统定位站,位于色季拉山东南坡,地理位置94°25′～

94°45′E,29°35′～29°57′N,海拔3850m,属较典型的亚高山温带半湿润气候区,年平均气温-0.73℃,年均日照时数1150.6h,日照百分率26.1%,年均相对湿度78.83%,年均降水量1134.1mm,年均蒸发量544.0mm,6—9月为雨季,占全年降水的75%～82%。土壤以酸性棕壤为主,土层较厚,腐殖质化过程明显,在海拔较高的冷杉林下常有明显的灰化层。试验林面积1hm2,海拔3850～3950m,坡度25°,坡位中,林分组成为急尖长苞冷杉(AbiesgeorgeiOrrvar.smithii(ViguieetGaussen)ChengetL.K.Fu)原始纯林,平均胸径76cm,平均树高38m,郁闭度0.7,平均年龄200a,为成过熟原始林。林下植被主要有西南花楸(SorbusrehderianaKoehne)、柳叶忍冬(LoniceralenceolataWall.)、冷蕨(Cystoperissp.)、草莓(Fragariasp.)等。

2材料和方法

2.1试验设计与取样方法

林外雨:在对照径流场(设置于林外采伐迹地)设置直径为20cm的雨量筒,分自记和人工两种,每日晚8:00观测,作为当天的林外降雨量,且自记装置能记录下降雨的详细过程。

林内雨:在径流场(设置于急尖长苞冷杉林内)随机设4个400cm×20cm×15cm的集水槽,槽口出水处连接虹吸式自记雨量计,可连续记录林内降雨的详细过程,最后以四个集水槽的雨量平均数作为林内降雨量。

树干径流:在林内径流场样地内选5株不同径级、不同冠幅的冷杉,将半剖面的圆形塑料胶管粘贴在处理平滑的树干0.5～1.0m高处,呈“S”型绕树体3周后,将胶管引流至一个体积为1.0m3的塑料桶内。将5株树的平均树干径流量作为单株树干径流量,以下列公式求出:总树干径流量=单株茎流量×N(样地内总株数)。

地表径流及壤中流观测:分别在林内径流场和林外径流场分5层(含地表层)进行观测,每层相距30cm。

土壤渗透能力的测定:用双环测渗仪测定,双环测渗仪内径为18cm,外径36cm,环高5cm。实验时打入地下5cm,同时往内、外筒加水,水位一直保持5cm(注意保持内外水位相同和记录水温)。记录每下降1cm水位所用时间,再加水至5cm,反复多次,直至每下降1cm水位所需时间相同为止。分A、B、C三层测定,每月测定1次。

枯枝落叶层贮量的测定:在试验林下选定具有代表性的地点,在生长季节开始、中期、末期测定枯落物层的总贮量及分层(L、F、H)贮量,样方面积为31.623cm×31.623cm(约等于0.1m2),沿一直线重复进行5～10次测定,并称其湿质量(g)。同时,按不同层次采取铝盒样品,测定其含水量。

年凋落量的测定:于林内径流场固定样地内随机布6个1m×1m纱网,按季度收集凋落物并称质量(分枯枝、落叶),烘干得其绝干质量,可根据样方比例算出每公顷的年凋落量。

凋落物分解速率:分解过程用一定时间内的失重率表示。将凋落物每份约200g装入2mm孔径的尼龙纱网袋(18cm×18cm)中并编号,40℃烘至恒质量后称干质量。每种样本重复3个,取样时间为秋季。模拟自然状态平放在样地凋落物层中,底部应接触土壤A层。每个月取回样袋,清除样袋附着杂物,同原