【摘要】：植物殘體去除處理試驗(yàn)是研究森林土壤碳庫變化機(jī)制的重要方法之一。以往研究多探討植物殘體去除后森林土壤的凈碳變化,而對諸如生態(tài)化學(xué)計量、土壤物理性質(zhì)、土壤碳礦化和微生物等相關(guān)因素的報道很少,這限制了對土壤碳動態(tài)的理解。本研究在2007年在帽兒山溫帶落葉闊葉林中設(shè)置了去除地上凋落物(NL)、去除根系(NR)2個處理,在2016、2017年2年間分別測定土壤養(yǎng)分、土壤含水率、容重、土壤礦化以及土壤微生物生物量。結(jié)果表明:(1)在植物殘體去除處理中,NL較NR對土壤碳濃度的影響更大。NL和NR處理表層(0～10 cm)土壤碳濃度分別降低15.6%(P0.05)和10.7%(P0.05),0～30 cm 土層加權(quán)平均碳濃度分別降低7.9%和4.6%。NL處理表層土壤氮濃度降低10.2%,而NR處理表層土壤磷濃度增加6.6%,因此兩種處理均降低了表層土壤的C:P和N:P。標(biāo)準(zhǔn)主軸回歸分析表明,2種處理與對照(CK)之間0～30 cm各土層碳、氮、磷濃度的回歸斜率均差異顯著;土壤碳濃度與土壤含水率、容重的回歸截距也差異顯著。(2)單位土壤有機(jī)碳釋放的CO2-C(Rc)均隨時間而逐漸降低,但降低速率不同。在礦化初期,NL、NR的Rc與CK呈現(xiàn)顯著差異,礦化第1 d NL較CK低15.9%,NR低18.8%;但在礦化后期,NL與CK幾乎重合,與NR產(chǎn)生顯著差異,而NR與CK相比始終保持較穩(wěn)定的差異(平均值為20.1±0.9%)。室內(nèi)培養(yǎng)67 d,NL礦化了有機(jī)碳的2.4%(2.37±0.19 mg C02-C g 干土-1),NR 礦化了土壤有機(jī)碳的 2.0%(1.96±0.10 mgC02-C g干土-1),CK礦化了土壤有機(jī)碳的2.5%(2.67±0.16mgCO2-Cg干土-1),礦化累積百分比NL僅比CK低4.1%(P0.05),而NR比CK低19.9%(P0.05)。NL比NR碳礦化速率高解釋了處理9年NL處理土壤碳降低更多的現(xiàn)象。(3)通過對土壤微生物生物量碳(MBC)、土壤可溶性有機(jī)碳(DOC)測定,發(fā)現(xiàn)NR的MBC、DOC分別比CK降低了 10.6%、12.5%,NL分別降低了 3.5%、9.1%。對比單位微生物生物量碳的碳礦化速率(qC02)、微生物熵(qMBC)和微生物生物量碳、氮、磷比可以發(fā)現(xiàn),NL、NR的qC02均較低,但NL的qMBC較CK高;而NL的MBC:MBN、MBC:MBP比CK顯著升高,NR的MBC:MBP顯著升高。這說明存在土壤碳循環(huán)的負(fù)反饋。綜上,在10年尺度,NL處理較NR處理對土壤碳庫影響更大,而NR通過微生物量的減少和活性有機(jī)碳的降低導(dǎo)致礦化速率降低,這種差異不隨時間推移而改變;NL對碳礦化速率的降低影響在培養(yǎng)后期活躍性有機(jī)碳消耗殆盡后即消失。盡管去除根系可能在更長時間尺度上對土壤碳循環(huán)產(chǎn)生較大影響,但是目前土壤碳含量并未大幅減少;NL因碳輸入減少、碳輸出相對較高的共同作用使得碳含量減少較快。本研究認(rèn)為凋落物和根系去除均能夠影響土壤碳庫,它們通過土壤碳、氮、磷生態(tài)化學(xué)計量,土壤理化性質(zhì)和微生物代謝調(diào)節(jié)共同影響土壤碳含量與碳循環(huán)。
【學(xué)位授予單位】：東北林業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：S714.2
【圖文】：

綜合全球ＤＩＲＴ試驗(yàn)表層土壤數(shù)據(jù)（表１－１）顯示，ＮＬ處理效應(yīng)０？５年基本無顯著性逡逑差異；５？２０年或差異不顯著，或僅有微弱的差異，５０年處理處理效應(yīng)最大，處理時間顯逡逑著影響ＮＬ效應(yīng)（圖１－ｌａ）。而ＮＬ絕對變化量（ｍｇｆ１）整體趨勢呈現(xiàn)負(fù)指數(shù)形式，既隨處逡逑理時間的增加，變化逐漸減緩（圖ｌ－２ｂ）。Ｓｉｋｆｄｋｉｉｔ森林８年間ＮＬ處理效應(yīng)隨年限變化逡逑呈現(xiàn)負(fù)指數(shù)形式［２１］，也支持隨時間延長碳損失逐漸減緩的趨勢。因此，ＮＬ試驗(yàn)主要受逡逑時間因素的影響。另外，盡管我們沒有發(fā)現(xiàn)全球數(shù)據(jù)分析年均溫和年降水量有顯著影逡逑響，但氣候因素也可能對ＮＬ效應(yīng)產(chǎn)生影響。例如，哥斯達(dá)黎加熱帶雨林２年ＮＬ導(dǎo)致逡逑表層土壤碳降低了邋２６％，很可能是因?yàn)闅夂驖駸釋?dǎo)致土壤有機(jī)碳對ＮＬ處理非常敏感逡逑［２２］，邋Ｈ．Ｊ．Ａｎｄｒｅｗｓ針葉林１０年間產(chǎn)生的處理效應(yīng)達(dá)到了邋３８％，也與其年降水量高達(dá)逡逑２３７０邋ｍｍ有關(guān)［１９］。除此之外，樣方大小也可能影響處理效應(yīng)。大樣方去除地上凋落物后逡逑根系具有補(bǔ)償作用

３．１．１去除植物殘體對土壤碳、氮和磷的影響逡逑９年ＮＬ和ＮＲ處理導(dǎo)致土壤有機(jī)碳濃度呈減小趨勢，其中０？１０邋ｃｍ邋土層中２個處逡逑理之間差異顯著，且各處理效應(yīng)隨深度增加而逐漸降低（圖３－１）。在０？１０邋ｃｍ邋土層中，逡逑與ＣＫ相比，ＮＬ邋土壤有機(jī)碳濃度顯著降低１５．６％，ＮＲ降低不顯著（－１０．７％）；而１０？逡逑２０、２０？３０邋ｃｍ邋土層中，２個處理的土壤有機(jī)碳濃度均無顯著性差異。０？３０邋ｃｍ邋土層土逡逑壤有機(jī)碳濃度的總趨勢為ＮＬ（４４．８０邐ｍｇ．ｇｉＣＫＧＳＭ邋ｍｇｆ１），ＮＬ和逡逑ＮＲ分別比ＣＫ降低了邋７．９％和４．６％。逡逑土壤氮濃度與土壤有機(jī)碳濃度類似，呈ＣＫ（５．６５邋ｍｇ‘ｇ＿１）＞ＮＲ（５．５４邋ｍｇｆＹＮＵＳ．Ｍ逡逑ｍｇ＇ｇ—１）趨勢。其中０？１０邋ｃｍ邋土層中，ＮＬ較ＣＫ顯著降低了邋１０．２％，ＮＲ較ＣＫ降低了逡逑５．８％；邋１０？２０、２０？３０邋ｃｍ邋土層中，處理間差異不顯著。逡逑土壤磷濃度的變化與碳、氮不同。０？１０邋ｃｍ邋土層中，土壤磷濃度在不同處理間呈逡逑ＮＲ（１．４５邋ｍｇ－ｇ－ｙＮＬＧＪＳ邋ｍｇ．ｇ－ＹＣＫＧｉ邋ｍｇ－ｇ－１）規(guī)律

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前9條

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本文編號：2740914