【摘要】：通過造林和再造林提高陸地生態(tài)系統(tǒng)的碳固持越來越得到國際社會(huì)的普遍認(rèn)同。森林對(duì)提高陸地生態(tài)系統(tǒng)碳匯的最直接影響是增加了植被和土壤的固碳量。目前,植被碳庫的估算已相對(duì)準(zhǔn)確,而對(duì)于土壤碳庫的研究還相當(dāng)薄弱,不同學(xué)者研究結(jié)果差距較大。但土壤碳儲(chǔ)量巨大,其任何微小變化都會(huì)引起大氣CO2較大改變。因此,有必要開展森林土壤固碳過程及機(jī)理的研究,以提高土壤碳庫估算的精度。本研究選擇我國南方地區(qū)絲栗栲(Castanopsis fargesii)、毛竹(Phyllostachys pubescens)和馬尾松(Pinus massoniana)三種典型林分為研究對(duì)象,采用常規(guī)理化實(shí)驗(yàn)分析方法、凋落物原位分解袋法、土壤呼吸原位測定法和微生物多樣性磷脂脂肪酸法(PLFAs)等相關(guān)技術(shù)和方法,研究了不同林分土壤有機(jī)碳變化特征以及土壤活性碳(微生物量碳、水溶性碳)、緩效碳和惰性碳三個(gè)土壤碳結(jié)構(gòu)組分的變化特征,并結(jié)合通徑分析方法分析了土壤微生物生物量碳、水溶性碳和惰性碳對(duì)土壤碳穩(wěn)定性的調(diào)控機(jī)理;研究了不同天然林凋落物碳轉(zhuǎn)化過程、土壤呼吸及自養(yǎng)和異養(yǎng)兩個(gè)生物學(xué)過程呼吸、土壤微生物群落結(jié)構(gòu)多樣性和數(shù)量的動(dòng)態(tài)變化特征;利用主成分分析方法綜合評(píng)價(jià)了3種林分土壤固碳效果。本研究的目的是從土壤碳轉(zhuǎn)化相關(guān)過程和影響因素闡明不同林分土壤碳儲(chǔ)量變化特征的驅(qū)動(dòng)機(jī)制,為森林土壤碳增匯提供科學(xué)依據(jù)。主要研究結(jié)果如下:(1)絲栗栲林和毛竹林的土壤碳儲(chǔ)量高于馬尾松林,表明凋落物和細(xì)根生產(chǎn)力較高或者碳氮比較低能夠增加生態(tài)系統(tǒng)土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量。然而,土壤有機(jī)碳組分分析表明,馬尾松林土壤惰性碳含量高于毛竹林,細(xì)根和凋落物木質(zhì)素含量較高的林分能夠增強(qiáng)其土壤有機(jī)碳的穩(wěn)定性。因此,今后造林樹種的選擇要綜合考慮土壤碳儲(chǔ)量與碳組成的動(dòng)態(tài)變化特征。(2)不同林分其碳輸入量不同,其中絲栗栲林的凋落物碳輸入量高于毛竹林和馬尾松林,而毛竹林的細(xì)根輸入量則高于絲栗栲林和馬尾松林。輸入的有機(jī)碳在土壤生物分解轉(zhuǎn)化過程中,大部分重新回到大氣中。從有機(jī)碳輸出來看,絲栗栲林的土壤呼吸和土壤碳礦化量明顯大于毛竹林和馬尾松林。因此,在這些土壤碳輸入和輸出多個(gè)過程的相互作用下,最終導(dǎo)致絲栗栲林的土壤碳庫與毛竹林相似,且明顯大于馬尾松林。結(jié)合本論文研究結(jié)果,我們建議在我國南方地區(qū),針葉與闊葉樹種應(yīng)該均衡發(fā)展,以提高土壤有機(jī)碳的可持續(xù)固持,并且需考慮不同樹種對(duì)多個(gè)土壤有機(jī)碳形成過程的綜合影響。(3)本研究基于碳庫收支原理,通過主成分分析法,分析表明凋落物量和微生物生物量碳對(duì)土壤碳庫的動(dòng)態(tài)變化貢獻(xiàn)最大,二者累積貢獻(xiàn)率達(dá)100%,較好地反映土壤固碳潛力的綜合情況。該研究結(jié)果印證了在森林生態(tài)系統(tǒng),樹種對(duì)土壤碳庫的影響不僅受控于凋落物量,而且還受控于不同林分內(nèi)的微環(huán)境指標(biāo)。本研究結(jié)果有助于為南方亞熱帶樹種對(duì)其生態(tài)系統(tǒng)土壤碳庫產(chǎn)生影響的重要機(jī)制提供科學(xué)依據(jù)和合理解釋。
【學(xué)位授予單位】：中國林業(yè)科學(xué)研究院
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：S714

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