東北地區(qū)落葉松人工林土壤碳庫(kù)的時(shí)間動(dòng)態(tài)及對(duì)林分碳循環(huán)的貢獻(xiàn).pdf

1、本研究選擇落葉松人工林為研究對(duì)象,研究中國(guó)東北地區(qū)一個(gè)固定樣地和四組年代序列樣地(包括159塊二級(jí)樣地),測(cè)定土壤有機(jī)碳、全氮、堿解氮、可溶性碳、pH、電導(dǎo)率、容重以及有效硅,并估算落葉松人工林生態(tài)系統(tǒng)的碳匯功能。得出以下主要結(jié)論:
　　 1)落葉松林全年凈生態(tài)系統(tǒng)交換量NEE在263～264 gC·m-2,生態(tài)系統(tǒng)呼吸RE在718～725 gC·m-2,總初級(jí)生產(chǎn)力GEP在981～989 gC·m-2。不同時(shí)間段環(huán)境因子變化對(duì)

2、凈生態(tài)系統(tǒng)交換量的影響存在差異,下午(12:00—24:00)凈生態(tài)系統(tǒng)交換量NEE對(duì)飽和蒸汽壓虧缺VPD的變化反應(yīng)較上午(0:00—12:00)遲鈍;上午光能利用效率高達(dá)0.6284mol·mol-1,是下午的1.14倍；隨溫度上升,上午凈生態(tài)系統(tǒng)交換量增加的幅度是下午相應(yīng)值的1.5倍(氣溫>15℃)。上述上、下午生態(tài)系統(tǒng)光合作用對(duì)其環(huán)境因子的反應(yīng)差異,導(dǎo)致了落葉松林90％的生態(tài)系統(tǒng)碳匯在上午完成,而下午相同時(shí)間內(nèi)僅完成碳匯總量的10

3、％；上午生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力占全天的60％,下午占40％,葉片水平發(fā)現(xiàn)的上午光合能力明顯高于下午3倍的結(jié)果支持上述生態(tài)系統(tǒng)水平的發(fā)現(xiàn)。
　　 2)落葉松生長(zhǎng)過(guò)程導(dǎo)致表層(0-20cm)土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量顯著性增加,土壤碳累積能力在57.9～139.4 g m-2yr-1(平均96.4 g m-2yr-1),土壤容重降低(5.7 mg cm-3yr-1),但土壤pH、電導(dǎo)率、氮含量、有效硅含量和碳氮比沒有顯著變化。研究白漿土條件下的老山樣地

4、時(shí)發(fā)現(xiàn),落葉松的生長(zhǎng)過(guò)程導(dǎo)致白漿化土壤中氮儲(chǔ)量損失,減少速率為4.14～4.3g m-2year-1,土壤變酸(0.007-0.022 pH unitsyr-1)并且碳氮比以0.18～0.46year-1的速率增加；但在三組暗棕壤類型的年代序列樣地中沒發(fā)現(xiàn)類似的變化；造林過(guò)程中需要采取適當(dāng)?shù)墓芾泶胧﹣?lái)保持土壤肥力,尤其在不太肥沃的白漿化土壤中。東北地區(qū)落葉松人工林的土壤碳累積能力占森林總固碳能力的36％,占生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力的20％,對(duì)生態(tài)

5、系統(tǒng)的碳平衡非常重要,需要進(jìn)行長(zhǎng)期的觀測(cè)和持續(xù)的研究。
　　 3)在不同的土壤發(fā)生層(A、B、C)中,隨落葉松的生長(zhǎng)A層有機(jī)碳含量增加,增加的速率在0.16-0.5 g.kg-1yr-1。但由于土壤容重隨落葉松林齡的增長(zhǎng)有減少的趨勢(shì),在A層的碳儲(chǔ)量并沒有明顯的累積。老山樣地白漿土的A層全氮含量降低,損失速率為0.014 g.kg-1yr-1,氮儲(chǔ)量以3 g m-2yr-1的速率減少,同時(shí)B、C層土壤pH值降低。在三組暗棕壤樣地中

6、,土壤氮和PH在落葉松生長(zhǎng)過(guò)程中均沒有顯著變化。
　　 A層以上的O層部分,在落葉松林土壤的碳累積過(guò)程中起著非常重要的作用。O層有機(jī)碳、氮累積速率分別在48.5 g m-2yr-1和0.55 g m-2yr-1。O層表現(xiàn)出碳、氮累積的主要原因是O層的重量(即土壤表層枯枝落葉的累積量)隨落葉松的生長(zhǎng)而增加,O層重量的增加速率平均為68.6 g m-2yr-1。O層的厚度夜隨落葉松的生長(zhǎng)顯著增加,礦質(zhì)土壤層的厚度、土壤容重、電導(dǎo)率和

7、有效硅含量均沒有顯著變化。
　　 4)20-40cm、40-60cm和60-80cm土壤DOC與土壤溶液紫外吸收光譜有顯著的相互關(guān)系；各個(gè)土壤層中的土壤水溶液的官能團(tuán)組成特性是一致的,都隨著波長(zhǎng)的增大而減小,并且從400nm波長(zhǎng)開始,四個(gè)土壤層的土壤水溶液的官能團(tuán)組成特性沒有發(fā)生變化。除此以外,DOC在落葉松生成的過(guò)程中,其與落葉松的年齡、養(yǎng)分以及土壤電導(dǎo)率都是正相關(guān)關(guān)系,而與土壤pH和土壤容重是負(fù)相關(guān)關(guān)系,這些結(jié)果都顯示出DO