更新方式對(duì)杉木林土壤有機(jī)C質(zhì)量和土壤呼吸的影響.pdf

1、全球變化特別是人類(lèi)活動(dòng)產(chǎn)生的CO2濃度急劇上升和由此導(dǎo)致的增溫效應(yīng)引起了廣泛關(guān)注。森林生態(tài)系統(tǒng)維持的碳庫(kù)占全球總碳庫(kù)的46.3％，由人類(lèi)活動(dòng)引起的森林轉(zhuǎn)換使生態(tài)系統(tǒng)碳貯量下降的同時(shí)不斷向大氣釋放CO2，近150年來(lái)全球因土地利用變化而向大氣排放CO2的87％來(lái)源于森林變化。全球1m土層的有機(jī)碳貯量大約是陸地植被碳貯量的3倍、大氣碳庫(kù)的2倍，而森林生態(tài)系統(tǒng)土壤碳庫(kù)為全球土壤碳庫(kù)的73％，這些碳庫(kù)的變化被認(rèn)為是導(dǎo)致大氣碳庫(kù)和全球氣候變化的主

2、要原因。森林碳吸存的研究由于土地利用、環(huán)境和人為因素的影響表現(xiàn)出極大的空間異質(zhì)性和不確定性，因此很難獲知森林管理與更新對(duì)碳的影響。杉木作為我國(guó)亞熱帶地區(qū)特有的優(yōu)良速生鄉(xiāng)土用材樹(shù)種，其人工林面積占我國(guó)人工林面積的26.55％。大面積杉木人工林皆伐后全面火燒煉山營(yíng)造人工林的更新方式是南方經(jīng)營(yíng)杉木人工林的主要營(yíng)林技術(shù)之一。森林土壤中的有機(jī)碳主要來(lái)自于凋落物分解補(bǔ)充和累積，森林采伐和更新措施會(huì)對(duì)林地土壤活性有機(jī)碳庫(kù)及土壤呼吸狀況產(chǎn)生影響，但目前

3、不同更新方式對(duì)土壤有機(jī)碳和土壤呼吸的影響尚不清楚。有鑒于此，本研究選擇本底條件較為一致，具有較強(qiáng)可比性的68年生老齡杉木人工林及其15年前部分皆伐后林地上再造林形成的15年生人工更新二代杉木林(皆伐火燒造林)和未造林天然更新形成的15年生天然更新杉闊混交林(皆伐未火燒)為研究對(duì)象，系統(tǒng)研究不同更新方式林地土壤碳庫(kù)貯量、易變有機(jī)碳含量、土壤呼吸及各組分呼吸狀況的差異，探討亞熱帶地區(qū)不同更新方式對(duì)杉木人工林土壤碳庫(kù)質(zhì)量和土壤呼吸的影響，為全

4、球變化條件下亞熱帶地區(qū)森林經(jīng)營(yíng)方式的合理調(diào)整和碳匯能力的提高提供科學(xué)依據(jù)。主要研究結(jié)果如下： (1)不同更新方式對(duì)土壤有機(jī)碳含量有較大影響。老齡杉木林砍伐更新為人工更新林和天然更新林均導(dǎo)致土壤有機(jī)碳含量下降，且均與老齡杉木林差異達(dá)顯著水平(P4<0.05)。天然更新林分土壤有機(jī)碳含量高于人工更新林，但差異未達(dá)顯著水平(P>0.05)。 (2)不同更新方式對(duì)林地土壤有機(jī)碳貯量有顯著影響，不同更新方式導(dǎo)致土壤有機(jī)碳貯量下降。

5、與老齡杉木林相比，0-100cm土層天然更新林和人工更新林土壤有機(jī)碳貯量分別下降7.09％和13.27％，且與老齡杉木林的差異均達(dá)顯著水平(P<0.05)；天然更新林土壤有機(jī)碳貯量與人工更新林的差異也達(dá)顯著水平(P<0.05)，天然更新林0-100cm土層土壤有機(jī)碳貯量比人工更新林高7.13％。 (3)不同更新方式對(duì)土壤輕組有機(jī)碳和顆粒有機(jī)碳含量有較大影響。老齡杉木林更新為人工更新林和天然更新林后土壤輕組有機(jī)碳含量與顆粒有機(jī)碳含

6、量均下降，其中以人工更新林下降最為明顯，與老齡杉木林的差異均達(dá)顯著水平(P<0.05)；天然更新林土壤輕組有機(jī)碳含量與顆粒有機(jī)碳含量下降相對(duì)較少，輕組有機(jī)碳含量與老齡杉木林和人工更新林的差異均未達(dá)顯著水平(P>0.05)，顆粒有機(jī)碳含量與老齡杉木林和人工更新林的差異均達(dá)顯著水平(P<0.05)。 (4)不同更新方式對(duì)土壤微生物生物量碳影響明顯不同。老齡杉木林采砍更新為天然更新林后土壤微生物生物量碳含量升高，更新為人工更新林后土壤

7、微生物生物量碳含量下降。天然更新林分別是老齡杉木林和人工更新林的1.42倍和1.72倍，且三種林分兩兩之間的差異均達(dá)到顯著水平(P<0.05)。 (5)不同更新方式對(duì)土壤呼吸有較大影響。皆伐天然更新為天然更新林后土壤呼吸速率有所提高，年平均速率比老齡杉木林提高32.41％；而采用煉山人工更新為人工更新林后土壤呼吸速率有所下降，與老齡杉木林相比，人工更新林土壤呼吸速率下降22.23％。不同更新方式的兩種林分之間，天然更新林年土壤呼

8、吸速率顯著大于人工更新林，且差異達(dá)顯著水平(P<0.05)。 (6)不同更新方式林地根系呼吸存在較大差異。天然更新林根系呼吸速率明顯高于老齡杉木林和人工更新林，分別是老齡杉木林和人工更新林根系呼吸速率的2.14倍和2.02倍，且差異均達(dá)到顯著水平(P0.05)。 (7)不同更新方式對(duì)枯枝落葉呼吸有顯著影響。天然更新林枯枝落葉呼吸速率有所升高，年均呼吸

9、速率比老齡杉木林高29.7％，人工更新林枯枝落葉呼吸速率有所下降，年均呼吸速率比老齡杉木林低33.8％，且天然更新林與人工更新林枯枝落葉呼吸速率差異達(dá)顯著水平(P<0.05)。 (8)不同更新方式對(duì)林地?zé)o根土壤呼吸速率有顯著影響。由老齡杉木林更新為人工更新林和天然更新林后，兩種林分無(wú)根土壤年平均呼吸速率均有所下降，人工更新林和天然更新林分別比老齡杉木林下降40.4％和38.4％，且與老齡杉木林的差異均達(dá)顯著水平(P<0.05)，