長期集約經(jīng)營對雷竹林土壤溫室氣體排放的影響.pdf

1、森林是全球最大的陸地生態(tài)系統(tǒng)，森林土壤是CO2、CH4、N2O等溫室氣體重要排放源或吸收匯。集約經(jīng)營改變了森林土壤理化性質(zhì)，影響了植物根系的生長和微生物的活性，導(dǎo)致森林土壤碳、氮循環(huán)發(fā)生改變進(jìn)而影響土壤溫室氣體的排放。雷竹（Phyllostachys praecox）是我國優(yōu)良的筍用竹，廣泛分布于長江以南地區(qū)，目前僅浙江省雷竹林面積就達(dá)6.7萬hm2，占全省經(jīng)濟(jì)林面積的7.7％。上世紀(jì)80年代以來，以施肥和覆蓋為核心的集約經(jīng)營措施提高了

2、雷竹的經(jīng)濟(jì)效益，但同時導(dǎo)致土壤酸化、養(yǎng)分過量積累以及有機(jī)碳穩(wěn)定性下降等問題，目前雷竹林長期集約經(jīng)營過程中土壤溫室氣體排放的動態(tài)變化規(guī)律及其機(jī)理尚缺乏深入系統(tǒng)的研究。本研究利用空間代替時間的方法，以不同集約經(jīng)營時間（1、5、10、20和30年）雷竹林作為研究對象，利用靜態(tài)箱-氣相色譜法研究長期集約經(jīng)營過程中雷竹林土壤溫室氣體排放特征，結(jié)合土壤水溶性碳、氮和微生物生物量碳、氮的季節(jié)動態(tài)變化規(guī)律，探討長期集約經(jīng)營雷竹林土壤溫室氣體排放的動態(tài)變

3、化機(jī)理，為科學(xué)評估經(jīng)營管理對土壤溫室氣體排放的影響提供科學(xué)支撐。研究結(jié)果如下:
　　(1)隨集約經(jīng)營時間的增加，雷竹林表層土壤有機(jī)碳、全氮、堿解氮、有效磷、速效鉀含量均顯著提高(P＜0.05)，土壤容重、土壤pH值顯著降低(P＜0.05)。雷竹林土壤水溶性有機(jī)碳(WSOC)、水溶性有機(jī)氮(WSON)、NH4+-N、NO3--N、微生物生物量碳(MBC)和微生物生物量氮(MBN)含量均隨集約經(jīng)營時間的增加而增加(P＜0.05)，MB

4、C和MBN在集約經(jīng)營20年時達(dá)到最大值，隨后呈現(xiàn)降低趨勢。
　　(2)雷竹林土壤CO2排放通量呈明顯的季節(jié)變化，即春夏季高、秋冬季低。集約經(jīng)營1年、5年、10年、20年和30年雷竹林土壤CO2年均排放通量分別為:338.89、337.53、374.52、491.10和364.14 mg·CO2·m-2·h-1，在20年時達(dá)到最大值，隨后呈現(xiàn)降低趨勢。1年、5年、10年和30年雷竹林土壤CO2年累積排放量沒有明顯差異。長期集約經(jīng)營顯

5、著增加了20年雷竹林土壤CO2年累積排放量(P＜0.05)。雷竹林土壤CO2排放通量與地下5cm土壤溫度具有極顯著相關(guān)性(P＜0.01)。除集約經(jīng)營20年雷竹林外，其余集約經(jīng)營年份土壤CO2排放通量均與WSOC呈顯著正相關(guān)(P＜0.05)。雷竹林土壤CO2排放通量與土壤含水量、MBC沒有相關(guān)性。
　　(3)雷竹林土壤N2O排放通量具有明顯的季節(jié)變化，即春夏季高、秋冬季低。集約經(jīng)營1年、5年、10年、20年和30年雷竹林土壤N2O年

6、均排放通量分別為:54.10、155.19、202.34、246.53和315.17μg·N2O·m-2·h-1。長期集約經(jīng)營顯著增加了雷竹林土壤N2O年累積排放量(P＜0.05)，具體表現(xiàn)為:集約經(jīng)營5年、10年、20年和30年雷竹林土壤N2O年累積排放量分別是1年的3.07、3.48、4.00和5.74倍。集約經(jīng)營10年、20年和30年雷竹林土壤N2O排放通量與地下5cm土壤溫度具有顯著相關(guān)性(P＜0.05)。集約經(jīng)營5年、10年和

7、30年雷竹林土壤N2O排放通量與土壤WSON具有顯著相關(guān)性(P＜0.05)。集約經(jīng)營10年和30年土壤N2O排放通量與土壤NH4+-N具有顯著相關(guān)性(P＜0.05)。土壤含水量、MBN、NO3--N與土壤N2O排放通量沒有相關(guān)性。
　　(4)雷竹林土壤CH4排放通量沒有明顯的季節(jié)變化;集約經(jīng)營顯著增加了土壤CH4年累積排放量（P＜0.05），并使土壤由CH4吸收匯轉(zhuǎn)變?yōu)镃H4排放源。集約經(jīng)營1年、5年、10年、20年和30年雷竹林

8、土壤CH4年累積排放量分別為:-0.05、2.89、3.28、6.22和0.80 kg·CH4·hm-2·a-1。集約經(jīng)營5年土壤CH4排放通量與地下5 cm土壤溫度具有顯著相關(guān)性(P＜0.05)，其余集約經(jīng)營年份土壤CH4排放通量與地下5 cm土層土壤溫度均無相關(guān)性。土壤CH4排放通量與土壤含水量、WSOC、MBC均沒有相關(guān)性。
　　(5)集約經(jīng)營1年、5年、10年、20年和30年雷竹林土壤排放溫室氣體的綜合溫室總效應(yīng)分別為:3