以CO_2為代表的溫室氣體濃度上升導致了全球氣候變暖、海平面上升和生物多樣性降低等全球范圍內(nèi)的環(huán)境問題,影響了全人類的可持續(xù)發(fā)展。森林經(jīng)營增匯作為一種重要的碳減排技術(shù)手段,已經(jīng)成為我國應對氣候變化、履行溫室氣體減排承諾的重要戰(zhàn)略選擇。毛竹林作為我國亞熱帶森林的重要組成部分,蘊含著巨大的碳儲量和固碳潛力,是我國林業(yè)應對氣候變化不可或缺的重要戰(zhàn)略資源。同時,毛竹特有的成熟過程和采伐特性使其在實施國土生態(tài)安全屏障、國家木材安全、繁榮生態(tài)文化戰(zhàn)略以及促進山區(qū)社會經(jīng)濟發(fā)展中發(fā)揮著重要作用。因此,探索提升毛竹林生態(tài)系統(tǒng)碳匯能力的技術(shù)手段,是林業(yè)應對氣候變化的必然選擇,對指導我國毛竹林碳匯林業(yè)建設和實現(xiàn)毛竹林可持續(xù)發(fā)展具有重要的現(xiàn)實和研究意義。但是,長期的集約經(jīng)營會導致毛竹林土壤酸化嚴重、土壤肥力下降、土壤結(jié)構(gòu)改變、生產(chǎn)力下降及溫室氣體排放增加等后果,不利于毛竹林生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)經(jīng)營。本研究利用生物質(zhì)炭和高效硅肥作為外源物質(zhì),通過設置隨機區(qū)組試驗,布置野外毛竹林固定樣地,長期觀測生物質(zhì)炭和硅肥的組合施入后毛竹林生態(tài)系統(tǒng)地上碳儲量、竹葉及土壤植硅體及植硅體碳、土壤溫室氣體排放的動態(tài)變化,研究生物質(zhì)炭和硅肥組合對毛竹林生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性碳形態(tài)形成以及土壤溫室氣體排放的影響,為提高毛竹林生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性、碳匯形成以及提升毛竹林適應氣候變化能力提供科學依據(jù)。全文主要結(jié)論如下:(1)在生物質(zhì)炭和高效硅肥施入的第一年,在水溶性高效硅肥Si1水平施入條件下,毛竹林立竹碳儲量平均值為20.81 CO_2-eq Mg hm~(-2),并且與對照組CK、生物質(zhì)炭B1水平、生物質(zhì)炭與高效硅肥組合(B1Si1、B1Si3、B3Si3)處理下毛竹立竹碳儲量存在顯著差異(P0.05);在生物質(zhì)炭和高效硅肥施入的第二年,在水溶性高效硅肥Si 3水平施入條件下,樣地毛竹林立竹平均碳儲量達到36.60 CO_2-eq Mg hm~(-2),與其他處理比較分析可知,水溶性高效硅肥Si3施入除了與Si1水平?jīng)]有顯著差異外,與其他所有處理比較都有顯著增加了立竹碳儲量。另外,無論是在生物質(zhì)炭和硅肥施入的第一年還是第二年,生物質(zhì)炭施入、高效硅肥施入以及生物質(zhì)炭與高效硅肥的組合施入都不同程度的增加了毛竹林樣地灌木和草本的碳儲量,但是樣地灌木層和草本層碳儲量的增加都未達到顯著水平;在生物質(zhì)炭B1水平施入條件下,樣地毛竹林平均土壤碳儲量達到57.63 CO_2-eq Mg hm~(-2),與對照組相比,顯著增加了樣地土壤碳儲量;(2)生物質(zhì)炭及硅肥施入的第一年,高效硅肥兩個水平(Si1和Si3)顯著增加了毛竹林樣地竹葉植硅體含量(P0.05),分別增加了58.53%和75.80%;生物質(zhì)炭及硅肥施入的第二年,高效硅肥Si1和Si3水平以及生物質(zhì)炭和高效硅肥的組合施入各水平均顯著增加了毛竹林樣地竹葉植硅體含量(P0.05),生物質(zhì)炭兩個水平(B1和B3)水平處理沒有顯著增加毛竹林樣地竹葉植硅體含量。對竹葉植硅體碳的影響方面:高效硅肥兩個水平(Si1和Si3)施入只在施入的第一年顯著增加了毛竹林樣地竹葉植硅體碳含量(P0.05),其他各處理沒有顯著增加毛竹林樣地竹葉植硅體碳含量;在生物質(zhì)炭和硅肥施入的第一年和第二年,各處理均未顯著增加毛竹林樣地土壤0-40cm層的植硅體及植硅體碳的含量;(3)生物質(zhì)炭不同施入水平(CK、B1、B3)下毛竹林樣地土壤CO_2排放通量呈現(xiàn)明顯的季節(jié)性變化特征,在整個現(xiàn)有的試驗周期內(nèi),樣地土壤累計CO_2排放量分別為58.03±2.13,73.05±2.74和73.44±2.45 CO_2-eq Mg hm~(-2),與對照組CK相比,樣地土壤CO_2的累計排放通量分別增加了25.88%和26.55%;土壤N_2O排放通量在試驗周期內(nèi)呈現(xiàn)出明顯的季節(jié)性變化特征,在整個現(xiàn)有的試驗周期內(nèi),土壤N_2O累計排放通量分別為1.47±0.02,1.22±0.04和1.13±0.03 CO_2-eq Mg hm~(-2),與對照組CK比較,土壤N_2O的累計排放通量分別降低了16.98%和23.33%;土壤CH_4吸收通量在試驗周期內(nèi)也呈現(xiàn)出明顯的季節(jié)性變化特征,土壤CH_4累計吸收量分別為0.32±0.01,0.37±0.01和0.34±0.02 CO_2-eq Mg hm~(-2),與對照組CK相比,土壤CH_4累計吸收通量分別增加了16.45%和6.70%;(4)水溶性硅肥不同施入水平(CK、Si1、Si3)下毛竹林樣地土壤CO_2排放通量呈現(xiàn)明顯的季節(jié)性變化特征,在整個現(xiàn)有的試驗周期內(nèi),樣地土壤累計CO_2排放量分別為58.03±2.13、40.99±1.41和40.53±1.01 Mg hm~(-2),與對照組CK相比,樣地土壤CO_2的累計排放通量分別減少了29.37%和30.15%;土壤N_2O排放通量在試驗周期內(nèi)呈現(xiàn)出明顯的季節(jié)性變化特征,土壤N_2O的累計排放通量分別為1.47±0.02,1.00±0.03和0.89±0.02 CO_2-eq Mg hm~(-2),與對照組CK比較,土壤N_2O的累計排放通量分別降低了32.11%和39.65%;土壤CH_4吸收通量在試驗周期內(nèi)呈現(xiàn)出明顯的季節(jié)性變化特征,土壤CH_4的累計吸收量分別為0.32±0.01,0.36±0.01和0.43±0.02 CO_2-eq Mg hm~(-2),與對照組CK比較,土壤CH_4累計吸收通量分別增加了13.55%和35.35%;(5)生物質(zhì)炭和硅肥不同施入組合(CK、B1Si1、B1Si3、B3Si1、B3Si3)處理下毛竹林樣地土壤CO_2排放通量呈現(xiàn)明顯的季節(jié)性變化特征,樣地土壤累計CO_2排放通量分別為58.03±2.12、62.64±1.81、56.49±1.39、62.56±1.89和52.44±1.35 CO_2-eq Mg hm~(-2),與對照組CK比較,樣地土壤CO_2的累計排放通量分別增加了7.59%、-2.66%、7.80%和-9.63%;土壤N_2O排放通量在試驗周期內(nèi)呈現(xiàn)出明顯的季節(jié)性變化特征,土壤N_2O的累計排放通量分別為1.47±0.08,1.15±0.07、1.07±0.06、1.15±0.05和1.12±0.07 CO_2-eq Mg hm~(-2),與對照組CK比較,土壤N_2O的累計排放通量分別降低了22.17%、27.48%、21.87%和23.91%;土壤CH_4吸收通量在試驗周期內(nèi)呈現(xiàn)出明顯的季節(jié)性變化特征,土壤CH_4的累計吸收量分別為0.32±0.01、0.38±0.02、0.41±0.03、0.35±0.01和0.39±0.02 CO_2-eq Mg hm~(-2),與對照組CK比較,土壤CH_4累計吸收通量分別增加了18.26%、26.20%、10.08%和21.01%。(6)總的來說,在生態(tài)系統(tǒng)碳匯能力方面,生物質(zhì)炭施入、硅肥施入和組合施入顯著提升了毛竹林生態(tài)系統(tǒng)碳匯能力,其中硅肥對毛竹林生態(tài)系統(tǒng)碳匯能力提升的程度要明顯好于生物質(zhì)炭施入和兩者的組合施入,但從硅肥肥效的發(fā)揮以及植硅體碳匯能力提升效果來看,組合施入是長時間毛竹林生態(tài)系統(tǒng)經(jīng)營更好的選擇之一。
【學位單位】：浙江農(nóng)林大學
【學位級別】：博士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：S714;S718.5
【部分圖文】：

2 試驗區(qū)域及研究方法19圖2.1 試驗樣地位置Figure 2.1 Location of experiment site2.1.2 樣地布設與試驗設計在板橋鎮(zhèn)林場，按照生態(tài)控制原則，選擇生長歷史一致、立地條件基本一致、坡度相當、坡向相同的毛竹林純林樣帶進行樣地設置。依據(jù)“局部控制”原則，設計完全隨機區(qū)組試驗，共設 27 塊控制樣地（硅肥 3 個濃度梯度：0thm-2(CK)、0.225thm-2(Si1)、1.125 t hm-2(Si3)；生物質(zhì)炭(竹葉生物質(zhì)炭) 3 個濃度梯度：0 t hm-2(CK)、5 thm-2(B1)、15thm-2(B3)），共 9 種組合，每個處理組合重復 3 次），樣地大小為 10m10m，為了消除毛竹林地下根鞭對相鄰樣地的干擾，每塊固定樣地設置 5m 的隔離帶（圖 2.2）

對土壤 MBC 含量的標準化直接路徑系數(shù)為 1.238（P<0.001）（圖5.7）。土壤0-20cm含水量對土壤WSOC含量的標準化直接路徑系數(shù)為0.68（5P<0.001），對土壤 MBC 含量的標準化直接路徑系數(shù)為-0.014（P=0.843）（圖 5.7）。土壤 pH 對土壤 WSOC 含量的標準化直接路徑系數(shù)為 0.142（P=0.14），對土壤 MBC 含量的標準化直接路徑系數(shù)為-0.196（P=0.111）（圖 5.7）。土壤 WSOC 含量對土壤 CO2排放通量的

.001）（圖 5.8）。土壤 MBN 含量對土壤 N2O 排放通量（P<0.001），土壤 NH4+-N 含量對土壤 N2O 排放通量（P<0.001），土壤 NO3－-N 含量對土壤 N2O 排放通量（P=0.682）（圖 5.8）。
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