【摘要】：森林生態(tài)系統(tǒng)土壤碳平衡在全球碳循環(huán)中起著不可替代的作用,不僅維持著植被碳庫(kù)存,同時(shí)也維持巨大的土壤碳庫(kù),是全球碳循環(huán)的重要組成部分。森林生態(tài)系統(tǒng)固碳過程中,森林演替起著非常重要的作用。對(duì)于森林演替過程中土壤有機(jī)碳變化的機(jī)理研究零星而分散,仍沒有公認(rèn)的框架來解釋森林演替過程中土壤有機(jī)碳(SOC)積累的影響因子,研究結(jié)果尚未形成統(tǒng)一、完整的理論體系。大多數(shù)研究集中在單一的土壤類型或地點(diǎn),直接針對(duì)群落演替過程中土壤碳庫(kù)研究非常有限。進(jìn)一步比較研究在不同生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部貫穿整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)和演替階段之間土壤有機(jī)碳庫(kù)特征,確定控制這些變化的因子非常必要。定量分析不同演替系列土壤有機(jī)碳積累自然過程與維持機(jī)制,揭示森林演替變化對(duì)土壤有機(jī)碳庫(kù)各組分的積累及其調(diào)控作用,對(duì)于準(zhǔn)確評(píng)價(jià)溫帶闊葉紅松林森林生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)的源匯功能極其關(guān)鍵,而且對(duì)于實(shí)現(xiàn)土壤碳的有效管理、科學(xué)評(píng)測(cè)土壤碳庫(kù)動(dòng)態(tài)趨勢(shì)及其在全球碳循環(huán)中的功能和地位也具有重要的意義。本研究應(yīng)用了空間代替時(shí)間的方法,在小興安嶺涼水國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)分別選取闊葉紅松林不同演替系列——中生演替系列,濕生演替系列、旱生演替系列,3個(gè)演替系列6個(gè)典型群落類型分別代表闊葉紅松林次生演替系列的不同階段(頂極階段和中期階段)。主要研究結(jié)果為:1、3個(gè)演替系列土壤容重表現(xiàn)為頂極群落次生群落(P0.05);土壤含水率總體上差異達(dá)到極顯著水平(P0.01);土壤砂粒比差異顯著(P0.05)。土壤毛管孔隙度差異極顯著,同一演替系列土壤毛管孔隙度均表現(xiàn)為頂極群落次生群落。土壤全磷含量中生、濕生與旱生差異極顯著;土壤全鉀含量為中生與濕生、旱生差異極顯著。2、土壤總有機(jī)碳積累為32.26±3.13g/kg-40.90±1.93g/kg,各系列表現(xiàn)為濕生中生旱生。中生演替系列頂極群落向次生群落演替進(jìn)程中土壤有機(jī)碳積累呈下降趨勢(shì);濕生演替系列為上升趨勢(shì);旱生演替系列為下降趨勢(shì)。土壤有機(jī)碳積累與土壤物理化學(xué)性質(zhì)相關(guān)性較大,其中與土壤全氮、全磷含量相關(guān)性最大,說明演替對(duì)土壤的理化性質(zhì)有一定的影響,群落演替可以改變土壤養(yǎng)分狀況。3、土壤可礦化碳差異顯著,為旱生(413.48±77.87g/kg)濕生(410.65土49.52g/kg)中生(345.56±88.61g/kg)。3個(gè)演替系列6種群落類型土壤可礦化碳累積量總體上表現(xiàn)為頂極群落次生群落。土壤可礦化碳礦化速率隨時(shí)間變化呈現(xiàn)基本一致的趨勢(shì),即培養(yǎng)前期快速下降、后期逐漸趨于平穩(wěn)。土壤可礦化碳受土壤含水率、凋落物量和土壤全氮含量、土壤容重、pH值、砂粒比影響。4、土壤易氧化有機(jī)碳隨土層的增加呈逐漸減少的趨勢(shì),中生演替系列和旱生演替系列頂極群落向次生群落演替進(jìn)程中表現(xiàn)為頂極群落次生群落,3個(gè)演替系列同一土層易氧化碳積累差異顯著。群落類型、土壤砂粒比、土壤含水率是影響中生演替系列土壤易氧化有機(jī)碳積累的主要因素;群落類型、土壤毛管孔隙度、土壤pH值、土壤全氮含量是影響濕生演替系列易氧化有機(jī)碳積累的主要因素;群落類型、凋落物量、土壤全氮含量是影響旱生演替系列土壤易氧化有機(jī)碳積累的主要因素。5、中生演替系列和旱生演替系列演替進(jìn)程中土壤可溶性有機(jī)碳呈波動(dòng)式趨勢(shì),0-10cm層最大,10-20cm層出現(xiàn)下降趨勢(shì),20-40cm層后開始逐漸升高的趨勢(shì)。濕生演替系列表現(xiàn)隨土層的增加而降低的趨勢(shì)。濕生演替系列土壤可溶性有機(jī)碳積累主要影響因子是凋落物量和土壤全氮含量,影響中生演替系列和旱生演替系列土壤可溶性有機(jī)碳的因子尚不明確。6、土壤惰性碳積累對(duì)比分析總體上表現(xiàn)為中生濕生旱生。同一演替系列頂極群落向次生群落演替進(jìn)程中土壤惰性碳積累:中生演替系列頂極群落次生群落;濕生演替系列則為白樺次生林頂極群落云冷杉-紅松林;旱生演替系列頂極群落蒙古櫟-紅松林黑樺-蒙古櫟次生林。不同演替系列土壤惰性碳積累與土壤含水率、土壤毛管孔隙度均呈顯著線性正相關(guān),與土壤容重呈顯著線性負(fù)相關(guān)。7、土壤可礦化碳對(duì)總有機(jī)碳貢獻(xiàn)率為1.78%-2.17%土壤可溶性有機(jī)碳對(duì)總有機(jī)碳貢獻(xiàn)約為0.52%-1.88%,原始闊葉紅松林和楓樺次生林貢獻(xiàn)率最大。土壤易氧化有機(jī)碳對(duì)總有機(jī)碳總貢獻(xiàn)率為3.08%-12.35%,頂極群落蒙古櫟-紅松林貢獻(xiàn)率最大。土壤惰性碳對(duì)總有機(jī)碳貢獻(xiàn)率為12.75%-41.47%,其中原始闊葉紅松林貢獻(xiàn)率最大。綜上所述,闊葉紅松林群落演替影響土壤理化性質(zhì),不同演替系列土壤有機(jī)碳及各組分含量差異顯著,調(diào)控不同演替系列土壤有機(jī)碳各組分積累與維持的環(huán)境因子與群落類型、群落演替階段(歷史、時(shí)間)有關(guān)。本研究結(jié)果揭示了闊葉紅松林不同演替系列土壤有機(jī)碳各組分積累與維持機(jī)制,可為準(zhǔn)確預(yù)測(cè)全球變化背景下中國(guó)小興安嶺地區(qū)森林生態(tài)系統(tǒng)碳匯動(dòng)態(tài)、合理制定森林經(jīng)營(yíng)措施提供科學(xué)參考。
【學(xué)位授予單位】：東北林業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：S714
【圖文】：

３．１．１．１不同演替系列土壤容重特征逡逑中生演替系列頂極群落原始闊葉紅松林（簡(jiǎn)稱闊葉紅松林）和楓樺次生林，同一土逡逑層土壤容重為頂極群落〉次生群落，但差異不顯著（如圖３－１）。中生演替系列頂極群落逡逑向次生群落演替過程中土容重呈下降的趨勢(shì)。中生演替系列土壤容重隨土層的增厚而增逡逑大。０－１０ｃｍ層原始闊葉紅松林為０．邋７７±０．邋２２ｇ／ｃｍ３，楓樺次生林為０．邋７４±０．邋１５邋ｇ／ｃｍ＇Ｎ逡逑0邐；邋邐逡逑Ｍｉ邋ｍｉ邋ＩＩ邋ＩＩ逡逑１．８－邐ｌ￣￣Ｉ運(yùn)樺；姓抹逡逑Ｉ邋１６：邋ａ邐？邋ａ邐｜邋ｊ逡逑＿逡逑０－１０ｃｍ邐１０－２０ｃｍ邐２０－４０ｃｍ邐４０－６０ｃｍ逡逑圖３－１中生演替系列土壤容重逡逑Ｆｉｇ．邋３－１邋Ｓｏｉｌ邋ｂｕｌｋ邋ｄｅｎｓｉｔｙ邋ｉｎ邋Ｘｅｒｏｓｅｒｅ邋ｓｅｒｉｅｓ逡逑－１７－逡逑

ｇ／ｃｍ３，iS樺次生林土壤容重為１．４０±０．邋２邋ｇ／ｃｍ３。逡逑闊葉紅松林濕生演替系列頂極群落云冷杉－紅松林向白樺次生林演替進(jìn)程中土壤容逡逑重呈下降趨勢(shì)（如圖３－２）。同一土層土壤容重為頂極群落〉次生群落，不同演替系列土逡逑壤容重差異不顯著。0－ｌ0ｃｍ層容重平均值為０．８邋ｇ／ｃｍ３，１０－２０ｃｍ層分別為１．２１±０．２２逡逑ｇ／ｃｒａ３、１．邋０８土０？邋１７邋ｇ／ｃｍ３，２０－４０ｃｍ邋層分別邋１．邋３１±０．邋１４邋ｇ／ｃｍ３、１．邋２．８±０．邋１４邋ｇ／ｃｍ３，差逡逑異不顯著。４０－６０ｃｒａ層土壤容重不顯著差異，平均值為Ｌ３±０．２邋ｇ／ｃｍ３。濕生演替系列逡逑土壤容重隨土層的增厚而減少，原因是濕生演替系列土壤層較薄，砂粒比較大，影響土逡逑壤容重。逡逑２０１邐＼ｍｍ邋Ｉ邋ｉｉ邋ＩＩ逡逑１．８－邐ＩＩ邋Ｉ白＿汝生林逡逑＾邋１．６－邐ａ邋ａ逡逑１．４：邋Ｔ３邋ｆ邋ｆ邋ｌ邋N逡逑�。海海哄澹驽澹徨义希撸睿殄义希埃卞澹希悖磉姡保埃玻埃悖磉姡玻埃矗埃悖磉姡矗埃叮埃悖礤义蠄D３－２濕生演替系列土壤容重逡逑Ｆｉｇ．３－２邋Ｓｏｉｌ邋ｂｕｌｋ邋ｄｅｎｓｉｔｙ邋ｉｎ邋ｈｙｄｒｏｓｅｒｅｓ邋ｓｅｒｉｅｓ逡逑旱生演替系列土壤容重頂極群落與次生群落差異不明顯，0－ｌ0ｃｍ層頂極群落蒙古櫟逡逑－紅松林（簡(jiǎn)稱蒙古櫟－紅松林）土壤容重為０．邋９８±０．邋０１邋ｇ／ｃｍ３，黑樺－蒙古棟次生林為逡逑０．９９±０．邋０１邋ｇ／ｃｍ３，邋１０＿２０ｃｍ層、４０－６０ｃｍ層土壤容重差異顯著（Ｋ０．０５），旱生演替系逡逑列中蒙古櫟－紅松林與黑樺－蒙古櫟次生林分布于坡度較大的山脊

【參考文獻(xiàn)】

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5 劉帥;陳sハ

本文編號(hào)：2716329