КРИСТОФЕР Х. ЛЪСК 1, ЦЕЗАР ДОНОСО 1, МИЛТОН ДЖИМЕНЕЗ 1, КАРОЛИНА МОЯ 1, ГИСЕЛА
OYARCE 1, RODRIGO REINOSO 1, ALFREDO SALDAÑA 1, PAOLA VILLEGAS 1 & FRANCISCO MATUS 2

1 Катедра по ботаника, Университет на Консепсион, Касила 160-С, Консепсион, Чили, e-mail: [email protected]
2 Катедра по селскостопанско производство, Университет в Талка, Талка, Чили

Ключови думи: специфична площ на листата, цикъл на хранителни вещества, азот на листата, Нотофагус, екзотични насаждения.

Ключови думи: екзотични насаждения, листен азот, Нотофагус, цикъл на хранителни вещества, специфична площ на листата.

ВЪВЕДЕНИЕ

Превръщането на големи площи от южната централна част на Чили в екзотични дървесни насаждения породи опасения относно възможните екологични последици от такива промени (Lara & Veblen 1993). Освен очевидното въздействие върху биологичното разнообразие, през последните години се изследва влиянието на екзотичните насаждения върху водния баланс на обекта и вододелния вододел (напр. Huber 1992 1, Otero et al. 1994). Въпреки това, възможните ефекти от тези промени върху други екосистемни процеси и свойства все още са получили малко внимание. Ефектите от въведените видове от Пинус те са особено заслужаващи внимание, като се има предвид доказаната способност на някои видове от този род да нахлуват в естествената и полуестествената растителност в страните от южното полукълбо (Richardson et al. 1994). Следователно въведените борове имат потенциал да променят свойствата на екосистемата не само в секторите, определени за насаждения, но и в местната растителност, намесена и податлива на инвазия (Versfeld & Van Wilgen 1986).

В други страни е документирано, че някои иглолистни видове са склонни да произвеждат големи натрупвания на детрит поради бавно разлагане (Vogt et al. 1986, Dames et al. 1998, Silvester & Orchard 1999). От първото завъртане на P. radiata в Чили расте на почви, които са се развили под други видове растителност (местни гори и храсти, пасища), ако скоростта на разлагане на листната постеля P. radiata се различава съществено от предишната растителност, по време на последователни ротации се очаква да се наблюдават промени в наличността на хранителни вещества и следователно в производителността на обекта. В тази статия ние документираме степента на разлагане на полето в листната постеля. P. radiata и на три от най-разпространените местни дървесни видове в южната централна част на Чили: Nothofagus obliqua (Mirb.) Oerst, Cryptocarya alba (Мол.) По-свободно и Peumus boldus Мол. За да се проучат ефектите както на вида, така и върху околната среда върху скоростта на гниене, пробите от четирите вида се инкубират под вторична местна гора и под щанд P. radiata, разположени в съседни обекти.

МАТЕРИАЛИ И МЕТОДИ

Учебен сайт

Изследването е проведено в град Санта Хуана (37 11 'ю.ш., 72 55' з. Д.), На 50 км южно от Консепсион. Котилото се събира и инкубира в две среди: вторична местна гора, доминирана от Nothofagus obliqua Y. Cryptocarya alba, и щанд на Pinus radiata 10-годишно, спонтанно регенерирано след изсичане от предишна 30-годишна плантация. Следователно вторият обект е бил постоянно зает от P. radiata в продължение на 40 години. Четири от най-големите дървета в родната гора бяха пробити, а най-голямото беше около. 100 пръстена за растеж. И двата обекта са били обработвани в продължение на няколко века преди възстановяването на горска покривка. И двата обекта са открити на умерени склонове с източно изложение, 20-25 в случая P. radiata, и 25-30 за родната гора. И на двете места имаше дълбоки глинести почви (> 70 cm). За да се оцени възможното влияние на плътността на горските навеси върху термичните режими и скоростта на разпадане, беше използван анализатор на навеса LAI-2000 (Li-Cor Inc., Линкълн, Небраска), за да се измери процентът на отваряне на навеса в 15 произволни места на всеки сайт.

Инкубации

През една седмица през април 1999 г. се събира отпадъци от P. radiata и от трите най-често срещани изучавани вида на местната гора (Nothofagus obliqua, Cryptocarya alba, Peumus boldus) върху мрежести капани за сянка. Котилото е разделено по видове и проби от 2,0 g (сухо тегло) са запечатани в сенчести мрежести торбички с отвор 2,5 x 2,0 mm. Това отваряне позволява достъп до вътрешността на торбите от редица безгръбначни детритивори, но минимизира загубите на фрагментация (Douce & Crossley 1982). В началото на май 1999 г. осем копия от всеки вид бяха заровени в отпадъчния слой на всяко място, на дълбочина около два сантиметра. Торбите бяха вързани за основата на най-близкото дърво, за да се предотврати загубата им. След два месеца (началото на юли 1999 г.) бяха възстановени четири копия, за да се определи сухата загуба на тегло. След шест месеца (началото на ноември 1999 г.) останалите четири вторични труса бяха възстановени.

Загубата на сухо тегло по време на разлагането не е линеен процес, но се подчинява на кибернетиката от първи ред (Matus & Rodríguez 1994):

където y = останалото сухо тегло, Ao = първоначално сухо тегло, t = време. Следователно, в допълнение към измерването на абсолютните загуби на сухо тегло, бяха изчислени дневните нива на отслабване. Следното уравнение служи за получаване на нелинейна скорост от първи ред:

За да се изследват връзките между структурата и химията на листата с междувидови вариации в скоростите на разлагане, бяха измерени специфичната площ на листата (AFE) и общото съдържание на азот в постелята (Таблица 1). EFA се определя чрез измерване на прожектираната площ на пробите с Li-COR 3000 areapholiometer, разделяйки споменатата площ на сухо тегло. Общият N се определя по метода на Kjeldahl в лабораторията за анализ на почвата и растенията, Университет на Консепсион.


разлагане

Статистически анализ

Многофакторен дисперсионен анализ (ANDEVA) е използван за определяне на въздействието на видовете и околната среда върху скоростта на разлагане на отпадъците. Чрез корелации бяха изследвани връзките на междувидовата вариация в скоростите на разлагане със специфичната площ на листата и общия N на постелята, като логаритмично трансформираха данните от AFE, за да линеаризират връзката. Всички анализи бяха извършени със статистически софтуер JMP (SAS Inc.).

След два месеца инкубация средната загуба на тегло в сухо състояние варира от 16% до Cryptocarya alba и 23,5% за Nothofagus obliqua (Фиг. 1А). ANDEVA посочва, че както видовете, така и околната среда имат значително влияние върху скоростта на разлагане (Таблица 2), с по-високи нива при P. radiata (Фиг. 1А). Няма данни за взаимодействие между видовете и околната среда (Таблица 2). Единствените съществени разлики между отделните видове са тези, които се разделят C. alba на N. obliqua Y. P. boldus (Тест на Tukey-Kramer HSD, P -1 ден -1) от всички видове бяха очевидно по-високи през първите два месеца на инкубация, отколкото през следващите четири месеца (фиг. 2).

Фиг. 2: Дневни скорости на разлагане на отпадъци от четири дървесни вида през първите два месеца на инкубация (май-юни) и през последните четири месеца (юли-октомври). Лентите показват стандартна грешка. За всички видове дневните норми са били значително по-високи (t тест на Student, P < 0,0001) durante los primeros dos meses que durante los últimos cuatro meses.

След два месеца междувидовата вариация в загубата на сухо тегло не беше силно корелирана нито с (log) AFE (r = 0.69, P = 0.32), нито с общия n (r = 0.51, P = 0.49). На шест месеца също няма значими корелации, въпреки че процентът на загуба на сухо тегло е по-тясно свързан с (log) EFA (r = 0,90, P = 0,10), отколкото с общия азот (r = 0, 71, P = 0,29 ).

Процентът на отваряне на козирките (± стандартна грешка) е значително по-висок под боровата насадка (13,4 ± 0,1), отколкото под местната гора (8,8 ± 0,8) (t тест на Student, P = 0,0033).

Ежедневните нива на разлагане са били много по-високи през първите два месеца на инкубация, отколкото през следващите четири месеца (фиг. 2). Подобни модели са документирани в други проучвания за разлагане на отпадъци (напр. Melillo et al. 1982, Cornelisson 1996). Въпреки че тази вариация може да бъде обяснена частично с разликите в температурата между есенните и зимните и пролетните месеци, възможно е също така да се дължи на бързото разграждане на най-лабилните компоненти на листа, като разтворимите въглехидрати, по време на фази.начално разпадане (Suberkropp et al. 1976).

Нашите резултати показват, че котилото на P. radiata той е по-разложим от този на някои от неговите сродници, които са били засадени в търговската мрежа в други страни. Например, Springett (1976) документира по-ниски нива на гниене и по-ниска плътност на детритиворите под насажденията на P. pinaster в Западна Австралия, отколкото при съседна местна растителност. По същия начин са открити масивни натрупвания на неразградена постеля в насажденията на P. patula в Южна Африка (Dames et al. 1998) и от P. ponderosa в Ню Мексико (Vogt et al. 1986). Тези разлики между P. radiata и някои други видове от рода могат да отразяват относително високото хранително съдържание на постелята в листата. P. radiata (Vogt et al. 1986) и неговата ниска степен на склерофилия в сравнение с други борове.

Междувидовите разлики в загубата на сухо тегло след шест месеца са незначително корелирани с вариацията в специфичната площ на листата (AFE), но не и с концентрацията на азот в постелята. EFA често е добър показател за степента на разлагане на отпадъците (Lambers et al. 1998). Въпреки че тази корелация може да се отдаде отчасти на влиянието на съотношението на площта към обема върху скоростите на разлагане, без съмнение тя също играе обратната връзка на AFE с инвестицията във физическа и химическа защита, като лигнин и други фенолни съединения (Lambers et al. 1998). Въпреки че основната му адаптивна стойност е удължаването на функционалния живот на листа (Coley et al. 1985), тези защитни механизми също забавят разлагането (Cornelisson 1996, Lambers et al. 1998).

В допълнение към междувидовите вариации в скоростите на разлагане, ANDEVA идентифицира и значителен ефект от околната среда: проби, инкубирани под P. radiata показаха по-голяма загуба на сухо тегло от тези, заровени под местната гора, и на двете дати за вземане на проби (Фиг. 1). Тази разлика може да се обясни с по-благоприятно съотношение C: N в пода на щанда P. radiata, поради високата концентрация на N в отпадъците на този вид (Таблица 1). От друга страна, по-голямото пристигане на слънчева радиация на пода, в резултат на по-голямата степен на отваряне на навеса, може да ускори разлагането под P. radiata.

Изследванията на детривоидната фауна в южната централна част на Чили показват, че нейният състав и разнообразие варират в широки граници между различните видове горска покривка (Martínez & Casanueva 1993, 1995). Ние обаче не намерихме доказателства, че инкубационната среда е действала диференцирано върху скоростите на разлагане на четирите вида, тъй като ANDEVA не е открил значително взаимодействие между видовете и околната среда (Таблица 2). Следователно, нашите резултати, предполагащи известна функционална еквивалентност между различните детритни фауни, подкрепят заключенията от обширната работа, извършена от Pérez-Harguindeguy et al. (2000), че междувидовата промяна в скоростта на разлагане не се влияе главно от околната среда.

HUBER A (1992) Преразпределение на валежите и воден баланс на насаждение от Pinus radiata и местна гора в Южно Чили. Сборник от втори симпозиум Pinus radiata: изследвания в Чили, Валдивия, Чили. 6 стр.

ЦИТИРАНА ЛИТЕРАТУРА

COLEY PD, JP BRYANT & FS CHAPIN (1985) Наличност на ресурси и растителна защита срещу растителни животни. Наука 230: 895-899. [Връзки]

CORNELISSEN JHC (1996) Експериментално сравнение на степента на разлагане на листата в широк спектър от умерени растителни видове и видове. Journal of Ecology 84: 573-582. [Връзки]

DAMES JF, MC SCHOLES & CJ STRAKER (1998) Производство и натрупване на отпадъци през Pinus patula насаждения от провинция Мпумаланга, Южна Африка. Растение и почва 203: 183-190. [Връзки]

DOUCE GK & DA CROSSLEY (1982) Ефектът на почвената фауна върху загубата на маса отпадъци и динамиката на хранителните вещества в арктическата тундра в Бароу, Аляска. Екология 63: 523-537. [Връзки]

HANSEN RA (1999) Подстилката от червен дъб насърчава функционална група микроартроподи, която ускорява нейното разлагане. Растение и почва 209: 37-45. [Връзки]

HENG S (1980) Добавянето, разлагането и натрупването на органични вещества в някои местни Нотофагус гори и Pinus radiata плантации в Южния остров на Нова Зеландия. Докторска дисертация (докторска степен), Линкълн колеж, Университет Кентърбъри, Линкълн, Нова Зеландия. [Връзки]

LAMBERS H, FS CHAPIN & TL PONS (1998) Растителна физиологична екология. Springer-Verlag, Ню Йорк, Ню Йорк. 540 стр. [Връзки]

LARA A & TT VEBLEN (1993) Горските насаждения в Чили: успешен модел? В: Mather A (ed) Политики за залесяване, планиране и напредък: 118-139. Belhaven Press, Лондон, Великобритания. [Връзки]

MARTÍNEZ RI & ME CASANUEVA (1993) Орибатидни акари в горната част на Био-Био, Чили: разнообразие и относително изобилие (Acari: Oribatida). Зоялогия на Гаяна (Чили) 57: 7-19. [Връзки]

MARTÍNEZ RI & ME CASANUEVA (1995) Оригатологична фауна на Чили: нов регистър на хумикултурните видове в региони VIII и IX (Acari, Oribatida). Бюлетин на Concepción Biology Society (Чили) 66: 43-51. [Връзки]

MATUS FJ & J RODRÍGUEZ (1994) Опростен модел за оценка на приноса на азотната минерализация за азотното снабдяване на посевите от стабилизиран басейн от органични вещества в почвата и скорошни органични суровини. Растение и почва 162: 259-271. [Връзки]

MELILLO JM, JA ABER & JF MURATORE (1982) Контрол на азота и лигнина при разлагане на листа от твърда дървесина. Екология 63: 621-626. [Връзки]

OTERO L, A CONTRERAS & L BARRALES (1994). Ефекти върху околната среда от замяната на местните гори с насаждения (проучване в четири микробасейни в провинция Валдивия). Наука и изследвания в горското стопанство (Чили) 8: 253-276. [Връзки]

PÉREZ-HARGUINDEGUY N, S DÍAZ, JHC CORNELISSEN, F VENDRAMINI, M CABIDO & A CASTELLANOS (2000) Химията и жилавостта прогнозират степента на разлагане на листни отпадъци в широк спектър от функционални типове и таксони в централна Аржентина. Растение и почва 218: 21-30. [Връзки]

RICHARDSON DA, PA WILLIAMS & RJ HOBBS (1994) Борови инвазии в южното полукълбо: детерминанти на разпространение и неизменност. Вестник по биогеография 21: 511-527. [Връзки]

SILVESTER WB & TA ORCHARD (1999) Биологията на каури (Agathis australis) в Нова Зеландия. I. Производство, биомаса, съхранение на въглерод и отпадъци от отпадъци в четири горски остатъка. Новозеландски вестник по ботаника 37: 553-571. [Връзки]

SPRINGETT JA (1976) Ефектът от засаждането Pinus pinaster върху популациите на почвените микроартроподи и върху разлагането на постелята в Gnangara, Западна Австралия. Австралийски вестник по екология 1: 83-87. [Връзки]

SUBERKROPP K, GL GODSHALK & MJ KLUG (1976) Промени в химичния състав на листата по време на обработката в горски поток. Екология 57: 720-727. [Връзки]

VERSFELD DB & BW VAN WILGEN (1986) Въздействия на горските извънземни върху свойствата на екосистемите. В: MacDonald IAW (ed) Екологията и контролът на биологичните нашествия в Южна Африка: 239-246. Oxford University Press, Кейптаун, Южна Африка. [Връзки]

VOGT KA, CG GRIER CC & DJ VOGT (1986) Производство, оборот и динамика на хранителните вещества на надземния и подземния детрит на световните гори. Напредък в екологичните изследвания 15: 303-377. [Връзки]

Сътрудник редактор: Й. Арместо
Получено на 10 юли 2000 г .; приета на 24 май 2001 г.

Цялото съдържание на това списание, с изключение на случаите, когато е идентифицирано, е под лиценз Creative Commons

Канада # 253, етаж 3, ап. F, Провиденсия

Тел .: (56-2) 2209 3503

Факс: (56-2) 2225 8427


[email protected]