黄土区人工林生物量及养分积累分布研究
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摘要
本文研究区位于黄土高原丘陵沟壑区的山西吉县蔡家川流域,以人工刺槐林和人工油松林为研究对象,以每木检尺、树干解析和化学分析的数据为基础,全面分析了人工刺槐林以及人工油松林林地生物量,讨论了人工林生态系统主要营养元素的积累与分布特征,总结了人工林地的养分利用效率。研究结果如下:
(1)人工林刺槐生态系统的总生物量为30.449t/hm2,生态系统的生物量的分布特征为:乔木层生物量>灌木层>草本层>枯枝落叶层,乔木层中生物量分布特征为:树干>树根>树枝>树叶>树皮。人工油松林生态系统总生物量为58.673 t/hm2,生态系统的生物量的分布特征为:乔木层生物量>灌木层>草本层>枯枝落叶层,乔木层中生物量分布特征为:树干>树枝>树根>树叶>树皮。
(2)人工刺槐林植被层大量元素含量的排列顺序为:N>Ca>K>Mg>P,植被层中微量元素的排序为Fe>Mn>Zn>Cu>Pb。人工油松林植被层大量元素含量的排列顺序为:K>N>Ca>P>Mg、微量元素的排序为Fe>Mn>Zn>Cu>Pb。人工林植被层养分含量总的趋势是乔木层<灌木层、草本层。人工林凋落物层营养元素的含量在半分解层中含量较高,凋落物层大部分营养元素含量高于植被层。刺槐林土壤层大量元素的排列顺序为Ca>K>Mg>P>N ,微量元素的排列顺序为:Fe>Mn>Zn>Pb>Cu。油松林土壤层大量元素的排列顺序为Ca>K>Mg>P>N,微量元素的排列顺序为:Fe>Mn>Zn >Pb > Cu。
(3)人工油松林与人工刺槐林土壤全氮含量的变化规律基本一致,土壤表层全氮含量较多而剖面下层土壤全氮含量越来越少,人工油松林各层次土壤全氮含量>人工刺槐林各层次土壤全氮含量。各土层人工油松林的土壤全磷含量大于人工刺槐林。两种人工林各层次土壤速效磷含量分布较均匀。
(4)人工刺槐林以及人工油松林生态系统大量元素的总积累量分别为1395.875kg.hm-2、973.164kg.hm-2,排列顺序均为乔木层>灌木层>草本层>凋落物层。人工刺槐林微量元素的总积累量为11462.620g/hm2,排列顺序为乔木层>灌木层>凋落物层>草本层,人工油松林微量元素的总积累量为19160.917g/hm2,排列顺序为:乔木层>>草本层>灌木层>凋落物层。
(5)刺槐对土壤中大量元素富集能力的总体趋势是N>P>Mg>Ca>K,对微量元素富集能力的总体趋势Zn>Cu>Mn>Pb>Fe;油松对土壤中大量元素富集能力的总体趋势是N >P> K>Ca >M,对微量元素富集能力的总体趋势是Zn>Cu>Mn>Pb> Fe。
(6)樟树每生产1t干物质需要大量元素48.746kg,需微量元素316.110g;油松每生产1t干物质需要大量元素17.948kg,需要微量元素333.257g。
This paper selects Caijiachuan watershed as the research area locates in loess hilly gully region. The Robinia pseudoacacia plantation and the Pinus tabulaeformis plantation are considered to be the study objects. Based on the method of tally stem analysis and chemical analysis on sample plots, the paper analyzes the biomass of the plantation, discussing the characteristics of the accumulation and distribution of the eco-syestem of plantations,concluding the using efficiency of the plantations,the results show that:
(1)The biomass of the Robinia pseudoacacia plantation is 30.449t/hm2, the distribution of the eco-syestem’s biomass is: arbor storey>shrub storey>herb storey>litter storey, the distribution of the arbor storey’s biomass is: trunk>tree root>branch >leaves>bark.The biomass of the Pinus tabulaeformis plantation is 58.673t/hm2, the distribution of the eco-syestem’s biomass is: arbor storey>shrub storey>herb storey>litter storey, the distribution of the arbor storey’s biomass is: trunk>branch>tree root> leaves>bark.
(2)The order of the content of the macro-element of the Robinia pseudoacacia plantation’s vegetable layer is: N>Ca>K>Mg>P, the order of the content of the micro-element is: Fe>Mn>Zn>Cu>Pb. The order of the content of the macro-element of the Pinus tabulaeformis plantation’s vegetable layer is: K>N>Ca>P>Mg, the order of the content of the micro-element is: Fe>Mn>Zn>Cu>Pb.The trend of the nutrient content of the vegetanle layer is: arbor storey< shrub storey, herb storey.The content of the nutrient element of the plantations’litter layer is higher in the semi-decomposition, the content of most nutrient element of the litter layer is higher than the vegetable layer.The order of the macro-element of the Robinia pseudoacacia plantation’s soil layer is Ca>K>Mg>P>N,the order of the micro-element is Fe>Mn>Zn>Pb>Cu. The order of the macro-element of the Robinia pseudoacacia plantation’s soil layer is Ca>K>Mg>P>N, the order of the micro-element is Fe>Mn>Zn >Pb>Cu.
(3)The changes of the content of the soil nitrogen in Robinia pseudoacacia plantation and Pinus tabulaeformis plantation are basically the same.The content of the soil nitrogen is higher in the surface and more and more lower in the Lower profile, the content of the soil nitrogen at all levels in the Pinus tabulaeformis plantation is higher than in the Robinia pseudoacacia plantation.The content of the soil total phosphorus at all levels in the Pinus tabulaeformis plantation is higher than in the Robinia pseudoacacia plantation. The content of the soil phosphorus distributed evenly in the two kinds of plantations.
(4)The accumulation of the macro-element of the Robinia pseudoacacia plantation and Pinus tabulaeformis plantation is Respectively 1395.875kg.hm-2,973.164kg.hm-2,the order is:arbor storey>shrub storey>herb storey>litter storey.The accumulation of the micro-element of the Robinia pseudoacacia plantation is 11462.620g/hm2, the order is: arbor storey>shrub storey >litter storey>herb storey.The accumulation of the micro-element of the Pinus tabulaeformis plantation is 19160.917g/hm2, the order is: arbor store>herb storey >shrub storey >litter storey.
(5)The trend of the accumulation ability of the macro-element in Robinia pseudoacacia plantation is N>P>Mg>Ca>K, the trend of the accumulation ability of the micro-element is Zn>Cu>Mn>Pb>Fe, The trend of the accumulation ability of the macro-element in Pinus tabulaeformis plantation is N>P>K>Ca>Mg,the trend of the accumulation ability of the micro-element is Zn>Cu>Mn>Pb>Fe.
(6)The Robinia pseudoacacia produces 1t biomass needs the macro-element 48.746kg.needs the micro-element 316.110g. The Pinus tabulaeformis produces 1t biomass needs the macro-element 17.948kg.needs the micro-elemen333.257g.
(1)人工林刺槐生态系统的总生物量为30.449t/hm2,生态系统的生物量的分布特征为:乔木层生物量>灌木层>草本层>枯枝落叶层,乔木层中生物量分布特征为:树干>树根>树枝>树叶>树皮。人工油松林生态系统总生物量为58.673 t/hm2,生态系统的生物量的分布特征为:乔木层生物量>灌木层>草本层>枯枝落叶层,乔木层中生物量分布特征为:树干>树枝>树根>树叶>树皮。
(2)人工刺槐林植被层大量元素含量的排列顺序为:N>Ca>K>Mg>P,植被层中微量元素的排序为Fe>Mn>Zn>Cu>Pb。人工油松林植被层大量元素含量的排列顺序为:K>N>Ca>P>Mg、微量元素的排序为Fe>Mn>Zn>Cu>Pb。人工林植被层养分含量总的趋势是乔木层<灌木层、草本层。人工林凋落物层营养元素的含量在半分解层中含量较高,凋落物层大部分营养元素含量高于植被层。刺槐林土壤层大量元素的排列顺序为Ca>K>Mg>P>N ,微量元素的排列顺序为:Fe>Mn>Zn>Pb>Cu。油松林土壤层大量元素的排列顺序为Ca>K>Mg>P>N,微量元素的排列顺序为:Fe>Mn>Zn >Pb > Cu。
(3)人工油松林与人工刺槐林土壤全氮含量的变化规律基本一致,土壤表层全氮含量较多而剖面下层土壤全氮含量越来越少,人工油松林各层次土壤全氮含量>人工刺槐林各层次土壤全氮含量。各土层人工油松林的土壤全磷含量大于人工刺槐林。两种人工林各层次土壤速效磷含量分布较均匀。
(4)人工刺槐林以及人工油松林生态系统大量元素的总积累量分别为1395.875kg.hm-2、973.164kg.hm-2,排列顺序均为乔木层>灌木层>草本层>凋落物层。人工刺槐林微量元素的总积累量为11462.620g/hm2,排列顺序为乔木层>灌木层>凋落物层>草本层,人工油松林微量元素的总积累量为19160.917g/hm2,排列顺序为:乔木层>>草本层>灌木层>凋落物层。
(5)刺槐对土壤中大量元素富集能力的总体趋势是N>P>Mg>Ca>K,对微量元素富集能力的总体趋势Zn>Cu>Mn>Pb>Fe;油松对土壤中大量元素富集能力的总体趋势是N >P> K>Ca >M,对微量元素富集能力的总体趋势是Zn>Cu>Mn>Pb> Fe。
(6)樟树每生产1t干物质需要大量元素48.746kg,需微量元素316.110g;油松每生产1t干物质需要大量元素17.948kg,需要微量元素333.257g。
This paper selects Caijiachuan watershed as the research area locates in loess hilly gully region. The Robinia pseudoacacia plantation and the Pinus tabulaeformis plantation are considered to be the study objects. Based on the method of tally stem analysis and chemical analysis on sample plots, the paper analyzes the biomass of the plantation, discussing the characteristics of the accumulation and distribution of the eco-syestem of plantations,concluding the using efficiency of the plantations,the results show that:
(1)The biomass of the Robinia pseudoacacia plantation is 30.449t/hm2, the distribution of the eco-syestem’s biomass is: arbor storey>shrub storey>herb storey>litter storey, the distribution of the arbor storey’s biomass is: trunk>tree root>branch >leaves>bark.The biomass of the Pinus tabulaeformis plantation is 58.673t/hm2, the distribution of the eco-syestem’s biomass is: arbor storey>shrub storey>herb storey>litter storey, the distribution of the arbor storey’s biomass is: trunk>branch>tree root> leaves>bark.
(2)The order of the content of the macro-element of the Robinia pseudoacacia plantation’s vegetable layer is: N>Ca>K>Mg>P, the order of the content of the micro-element is: Fe>Mn>Zn>Cu>Pb. The order of the content of the macro-element of the Pinus tabulaeformis plantation’s vegetable layer is: K>N>Ca>P>Mg, the order of the content of the micro-element is: Fe>Mn>Zn>Cu>Pb.The trend of the nutrient content of the vegetanle layer is: arbor storey< shrub storey, herb storey.The content of the nutrient element of the plantations’litter layer is higher in the semi-decomposition, the content of most nutrient element of the litter layer is higher than the vegetable layer.The order of the macro-element of the Robinia pseudoacacia plantation’s soil layer is Ca>K>Mg>P>N,the order of the micro-element is Fe>Mn>Zn>Pb>Cu. The order of the macro-element of the Robinia pseudoacacia plantation’s soil layer is Ca>K>Mg>P>N, the order of the micro-element is Fe>Mn>Zn >Pb>Cu.
(3)The changes of the content of the soil nitrogen in Robinia pseudoacacia plantation and Pinus tabulaeformis plantation are basically the same.The content of the soil nitrogen is higher in the surface and more and more lower in the Lower profile, the content of the soil nitrogen at all levels in the Pinus tabulaeformis plantation is higher than in the Robinia pseudoacacia plantation.The content of the soil total phosphorus at all levels in the Pinus tabulaeformis plantation is higher than in the Robinia pseudoacacia plantation. The content of the soil phosphorus distributed evenly in the two kinds of plantations.
(4)The accumulation of the macro-element of the Robinia pseudoacacia plantation and Pinus tabulaeformis plantation is Respectively 1395.875kg.hm-2,973.164kg.hm-2,the order is:arbor storey>shrub storey>herb storey>litter storey.The accumulation of the micro-element of the Robinia pseudoacacia plantation is 11462.620g/hm2, the order is: arbor storey>shrub storey >litter storey>herb storey.The accumulation of the micro-element of the Pinus tabulaeformis plantation is 19160.917g/hm2, the order is: arbor store>herb storey >shrub storey >litter storey.
(5)The trend of the accumulation ability of the macro-element in Robinia pseudoacacia plantation is N>P>Mg>Ca>K, the trend of the accumulation ability of the micro-element is Zn>Cu>Mn>Pb>Fe, The trend of the accumulation ability of the macro-element in Pinus tabulaeformis plantation is N>P>K>Ca>Mg,the trend of the accumulation ability of the micro-element is Zn>Cu>Mn>Pb>Fe.
(6)The Robinia pseudoacacia produces 1t biomass needs the macro-element 48.746kg.needs the micro-element 316.110g. The Pinus tabulaeformis produces 1t biomass needs the macro-element 17.948kg.needs the micro-elemen333.257g.
引文
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