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世界范围对红树林的恢复问题日益重视,为进一步阐明人工红树林生态系统物质循环规律,为红树林生态系统功能和碳储量分配规律积累基础资料及为人工红树林湿地土壤肥力的评价提供理论依据,本文对广州南沙围垦人工红树林生物量及碳储量(无瓣海桑、木榄)、凋落物(无瓣海桑、海桑)凋落量及其季节变化、红树林叶片分解动态(无瓣海桑、海桑、秋茄叶片)和红树林土壤养分含量变化动态进行研究,取得以下研究结果:
(1)对无瓣海桑、木榄纯林生物量及碳储量研究表明:无瓣海桑生物量达到114.61 t/hm<2>,地上部和地下部分别为89.49 t/hm<2>、25.12 t/hm<2>,其中占比重最大的树干材为47.38 t/hm<2>,占总生物量的41.4%,其余各器官生物量排序为:树枝>根系>树皮>花果>树叶。同期种植的木榄生物量为55.51 t/hm<2>,其中地上部为41.51t/hm<2>,地下部为14.00 t/hm<2>,各器官生物量的排列顺序为:树干>根系>树枝>树叶。木榄纯林的平均生产力仅为9.25 t/hm<2>a<1>,无瓣海桑的平均生产力为19.10 t/hm<2>a<1>,是木榄的2.1倍。说明无瓣海桑较木榄快形成乔木森林景观。
碳储量测定结果表明,无瓣海桑和木榄碳素密度分别为0.504和0.436 gC/g,如果用国际常用的碳素密度0.5 gC/g来估算木榄林碳储量则会出现结果偏大。无瓣海桑各器官碳素密度介于0.429至0.523 gC/g之间,地上部各器官碳素密度顺序为:树枝>树干>呼吸根>树叶>花果>树皮,地下部各器官碳素密度顺序为:根桩>粗根>中根>细根,林分碳储量为57.82 t/hm<2>,地上部与地下部碳储量之比为3.9:1。各器官碳储量与分别与其生物量成正比,其大小顺序与生物量一致。木榄各器官碳素密度介于0.419至0.462 gC/g<2>之间,地上部各器官碳素密度顺序为:树干>树叶>树枝,地下部各器官碳素密度顺序为:根桩>粗根>中根>细根。不同器官的碳储量排列顺序为根>树干>树叶>树枝。林分碳储量为24.23 t/hm<2>,地上部与地下部碳储量之比为2.8:1。木榄平均固碳速率是4.04 t/hm<2>a<1>,无瓣海桑平均固碳速率为9.64 t/hm<2>a<1>,是木览的2.38倍。
(2)对红树林群落收集为期一年的凋落物表明:三种红树群落凋落物总产量呈现单峰的季节变化,产量峰值出现在8-9月,在12~2月达到较低值。红树林凋落物总产量大小依次为6龄无瓣海桑(1519.30 g/m<2>a<1>)>6龄海桑(1446.94 g/m<2>a<1>)>4龄无瓣海桑(1323.45 g/m<2>2a<1>)。叶占总产量的比例依次为6龄海桑(69.77%)>4龄无瓣海桑(65.95%)>6龄无瓣海桑(63.68%),凋落枝占总产量比例依次为6龄海桑(13.04%)>6龄无瓣海桑(10.77%)>4龄无瓣海桑(8.996),花的比例排序与枝相同,其比例均小于3%;果占总产量的比例依次为6龄无瓣海桑(24.55%)>4龄无瓣海桑(24.31%)>海桑(14.4096)。红树林群落枝的产量与凋落物总产量变化一致,花的产量变化规律不明显,果的产量在8-9月与凋落物总产量变化一致,在12-3月基本上没有产量,与国内外有关资料对比,该地红树纯林凋落物产量是很高的,主要与树较高、低纬度、河流型和林带窄有关。
(3)本实验研究表明:三种红树林群落落叶的总失重率呈现出先快后慢的过程,且5个月后总失重率均大于80%。三种落叶分解的碳素含量,都表现出先升高后下降的趋势;在各分解时间内,碳素含量都比较高,均大于500g/kg,无瓣海桑在不同分解时间内的氮、磷、钾元素含量基本上都大于海桑和秋茄;三种落叶的氮、磷元素在分解到一定时间内出现了不同程度的累积。说明红树林湿地有利于提高土壤养分元素。
(4)根据实验分析结果,秋茄群落可以明显减少土壤容重,无瓣海桑群落对土壤容重的减少有促进作用,海桑群落作用不明显。红树林群落土壤PH值呈下降趋势,各时期为光滩>4龄无瓣海桑>6龄海桑>6龄无瓣海桑>秋茄,它们之间差异不显著,说明红树林群落降低了土壤pH值,促进土壤酸化;土壤pH值随着红树林林龄的增加而降低。红树林土壤的有机质,全氮和碱解氮基本上呈上升趋势,各时期含量基本上秋茄>6龄无瓣海桑>4龄无瓣海桑>6龄海桑>光滩,说明红树林有提高土壤有机质和氮元素含量的作用,人工红树林有利于营造良好的立地条件;红树林土壤全磷呈现先上升后下降的趋势,速效磷的动态变化规律不明显,全磷、速效磷含量除秋茄外,其他红树林群落大多时期均低于光滩。全钾呈现先下降后上升趋势,速效钾含量动态变化规律不一。