天然林轉換為人工林后土壤溫室氣體排放的動態(tài)變化.pdf

1、森林生態(tài)系統(tǒng)是陸地生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，占全球陸地面積的33％，森林土壤碳庫占全球土壤碳儲量的40%左右。森林土壤是溫室氣體重要的排放源或吸收匯。土地利用及覆被變化影響了土壤溫室氣體排放，改變了全球溫室氣體的收支平衡。森林轉換是土地利用變化的一種方式，通過改變林型的土壤理化性質和群落結構，直接或間接的影響土壤溫室氣體的排放或吸收。我國亞熱帶地區(qū)占全國陸地面積的25%左右，天然闊葉林是該地區(qū)的典型代表植被，隨著商品林的開發(fā)，大面積的天然

2、闊葉林經(jīng)皆伐轉變?yōu)槿斯ち?，顯著改變了土壤碳、氮循環(huán)和溫室氣體的排放。本研究以亞熱帶天然闊葉林（BL）和由天然林轉換而來的針闊混交人工林（CB）、馬尾松人工林（MP）和杉木人工林（CF）為研究對象，在浙江臨安玲瓏山通過一年的定位試驗，系統(tǒng)研究了天然林轉換為人工林后土壤溫室氣體（CO2、CH4和N2O）通量和土壤水溶性有機碳、氮以及銨態(tài)氮、硝態(tài)氮含量的季節(jié)變化特征，探討了亞熱帶天然闊葉林轉換為人工林對土壤溫室氣體通量的影響及其機理。研究結果

3、表明：
　　（1）天然闊葉林和由天然闊葉林轉換而來的針闊混交人工林、馬尾松人工林和杉木人工林土壤CO2排放呈現(xiàn)一致的季節(jié)變化動態(tài)，表現(xiàn)為夏秋季高，冬春季低。天然闊葉林、針闊混交人工林、馬尾松人工林和杉木人工林土壤CO2排放速率變化范圍分別為：73.4-407.9mg·m-2·h-1、60.9-417.8mg·m-2·h-1、67.2-550.6mg·m-2·h-1和14.9-434.9mg·m-2·h-1，土壤CO2年累積排放量分

4、別為：16.5t·hm-2·a-1、17.1t·hm-2·a-1、21.1t·hm-2·a-1和12.0t·hm-2·a-1，天然闊葉林轉換為馬尾松人工林，土壤CO2排放顯著增加（P<0.05）；轉換為杉木人工林，土壤CO2排放顯著降低（P<0.05）；轉換為針闊混交人工林，對土壤CO2排放沒有顯著影響。4種林地土壤CO2排放速率與土壤地下5cm溫度均呈現(xiàn)顯著性相關關系（P<0.05），與土壤含水量均無相關性；多元線性回歸分析的結果表明

5、，天然闊葉林轉換為馬尾松人工林和杉木人工林顯著提高了土壤呼吸對環(huán)境因子的敏感性，轉換為針闊混交人工林土壤呼吸對環(huán)境因子的敏感性沒有發(fā)生顯著改變。
　　（2）4種林地土壤N2O排放呈現(xiàn)一致的季節(jié)變化規(guī)律，夏秋季高，冬春季低，4種林地土壤均表現(xiàn)為N2O源。天然闊葉林、針闊混交人工林、馬尾松人工林和杉木人工林土壤N2O年平均排放速率分別為：35.8ug·m-2·h-1、18.1ug·m-2·h-1、27.4ug·m-2·h-1和8.1u

6、g·m-2·h-1。4種林地土壤N2O年累積排放通量分別為：3.0kg·hm-2·a-1、1.7kg·hm-2·a-1、2.2kg·hm-2·a-1和1.1kg·hm-2·a-1，天然闊葉林轉換為針闊混交人工林、馬尾松人工林和杉木人工林后土壤N2O年累積排放量分別下降了42.2%、25.4%和63.1%。4種林地土壤N2O排放速率與土壤地下5cm溫度和土壤銨態(tài)氮含量均呈現(xiàn)顯著性相關關系（P<0.05），與土壤含水量和土壤硝態(tài)氮含量均無相

7、關性。
　?。?）天然闊葉林、針闊混交人工林、馬尾松人工林和杉木人工林土壤CH4吸收速率呈現(xiàn)一致的季節(jié)動態(tài)，最大值出現(xiàn)在8月，最小值出現(xiàn)在1月。4種林地土壤均表現(xiàn)為CH4匯，天然闊葉林、針闊混交人工林、馬尾松人工林和杉木人工林土壤CH4吸收速率變化范圍分別為-38.5-245.7ug·m-2·h-1、-96.0-172.6ug·m-2·h-1、-58.7-176.3ug·m-2·h-1和-84.1-183.4ug·m-2·h-1，

8、4種林地土壤CH4年累積吸收量分別為5.5kg·hm-2·a-1、2.9kg·hm-2·a-1、4.3kg·hm-2·a-1和4.7kg·hm-2·a-1。天然闊葉林轉換為針闊混交人工林、馬尾松人工林和杉木人工林后，土壤CH4年累積吸收通量分別下降了47.1%、22.5%和15.8%。4種林地土壤CH4吸收速率與土壤含水量均無相關性；除針闊混交人工林外，其他3種林地土壤CH4吸收速率均與土壤地下5cm溫度呈顯著相關關系。
　　（4

9、）天然闊葉林、針闊混交人工林、馬尾松人工林和杉木人工林土壤排放溫室氣體的綜合溫室效應分別為：17.2t g·CO2·hm-2·a-1、17.5t g·CO2·hm-2·a-1、21.6t g·CO2·hm-2·a-1、和12.2t g·CO2·hm-2·a-1；天然闊葉林轉換為針闊混交人工林，土壤排放溫室氣體的綜合溫室效應未發(fā)生顯著改變，轉換為馬尾松人工林，顯著增加了土壤排放溫室氣體的綜合溫室效應，轉換為杉木人工林顯著降低了土壤溫室氣體