【摘要】：森林土壤是陸地生態(tài)系統(tǒng)最大的碳庫(kù),也是重要的C02和N20排放源,以及CH4吸收匯,對(duì)全球變暖具有重要的調(diào)節(jié)作用。為探討森林采伐后土壤碳儲(chǔ)量和溫室氣體通量的變化,本研究選擇東北地區(qū)典型次生林為研究對(duì)象,利用靜態(tài)箱法和動(dòng)態(tài)密閉氣室法對(duì)不同采伐方式的次生林(皆伐后農(nóng)作、皆伐后造林、50%強(qiáng)度采伐和25%強(qiáng)度采伐)進(jìn)行了持續(xù)3年的土壤CO2、CH4和N2O通量的監(jiān)測(cè),以及伐后第9年的土壤CO2通量監(jiān)測(cè),同時(shí)也對(duì)各處理土壤碳儲(chǔ)量進(jìn)行了伐前和伐后連續(xù)3年、伐后第9年的測(cè)定,而且為了解采伐對(duì)土壤溫室氣體通量的長(zhǎng)期變化,也對(duì)相鄰的次生林與落葉松人工林進(jìn)行了 3年的土壤CO2、CH4和N2O通量的監(jiān)測(cè),結(jié)果表明:1)伐后前3年次生林土壤CO2排放速率增大,其中皆伐后造林樣地土壤CO2排放最高,比對(duì)照提高32%,擇伐后約比對(duì)照提高20%,皆伐后農(nóng)作降低。但是,伐后第9年皆伐后造林樣地土壤(CO2排放降低,而皆伐后農(nóng)作和50%強(qiáng)度采伐則增加。次生林采伐后土壤CH4吸收量降低,其中皆伐地和25%強(qiáng)度采伐地土壤CH4吸收量最低,而對(duì)照和50%強(qiáng)度采伐地吸收量較多。次生林采伐后土壤N20排放均增加,表現(xiàn)為皆伐地最高,擇伐地次之,對(duì)照最低的格局。各樣地土壤C02排放和CH4吸收主要集中在生長(zhǎng)季,而土壤N2O排放沒(méi)有明顯的季節(jié)差異。2)采伐后土壤溫度、土壤含水量、土壤硝態(tài)氮含量、微生物量氮、凈氮礦化速率和凈硝化速率也表現(xiàn)為皆伐地最高,對(duì)照樣地最低的趨勢(shì)。其中土壤CO2排放速率與土壤溫度和土壤含水量都顯著相關(guān),但是由于皆伐地土壤含水量較高,土壤CO2排放速率主要受溫度影響,而在土壤含水量較低的對(duì)照和25%強(qiáng)度采伐樣地內(nèi)主要受土壤含水量影響。土壤溫度與土壤CH4吸收呈正相關(guān)關(guān)系,且對(duì)CH4吸收速率的影響較大,而土壤含水量的影響與土壤CH4吸收呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。各樣地土壤N20排放速率僅與土壤溫度、土壤硝態(tài)氮含量呈正相關(guān)關(guān)系,且相關(guān)程度較低。皆伐后土壤CO2和N2O排放增加,以及CH4吸收的降低主要與采伐地土壤采伐剩余物歸還量、土壤含水量和無(wú)機(jī)氮較高有關(guān)。3)次生林轉(zhuǎn)變?yōu)槁淙~松人工林后土壤C02排放速率下降,土壤CH4吸收和N2O排放速率均增加。次生林土壤溫度、土壤含水量、土壤硝態(tài)氮含量、土壤礦化速率和土壤硝化速率均高于落葉松人工林。兩林型土壤CO2排放和CH4吸收主要受土壤溫度和土壤含水量影響,而土壤N2O排放主要受土壤溫度控制。次生林由于土壤溫度和含水量較高,促進(jìn)了林下植被和土壤微生物的生長(zhǎng),導(dǎo)致土壤CO2排放提高;而落葉松人工林林地較厚的凋落物截留了更多的水分,改變了水分在土壤和有機(jī)質(zhì)層的分配,增大了土壤CH4吸收和N2O排放。4)伐后3年各采伐處理樣地伐后土壤有機(jī)碳含量、總氮含量和C/N均變化較小,而且各處理之間沒(méi)有顯著差異。土壤有機(jī)碳含量和總氮含量都表現(xiàn)為表層較高,深層較低的趨勢(shì),其中0-1Ocm 土層土壤碳含量為底層土壤的15-20倍,而0-1Ocm 土層土壤氮含量為底層土壤的10倍以上。5)本研究各樣地土壤碳密度范圍在11.5-13.7kgm-2之間,伐后前3年各樣地土壤碳儲(chǔ)量均隨時(shí)間表現(xiàn)增加趨勢(shì),其中皆伐地碳儲(chǔ)量增加最多,擇伐地次之,對(duì)照樣地變化最小。各樣地土壤碳密度均隨土層降低逐漸減小,其中0-30cm 土層碳儲(chǔ)量約占土壤0-70cm碳儲(chǔ)量的80%。伐后第9年各處理樣地土壤碳密度均降低,但是以對(duì)照不變校正后,各處理樣地土壤碳密度均增加,采伐剩余物的歸還是采伐地土壤碳儲(chǔ)量增加的主要原因。綜合分析表明,較低的采伐強(qiáng)度能夠緩解采伐對(duì)土壤溫室氣體通量的影響,而伐后9年皆伐后造林對(duì)土壤CO2排放的影響已經(jīng)降低,采伐地造林20年后土壤溫室氣體通量主要受樹(shù)種特性控制,表明采伐對(duì)土壤溫室氣體通量的影響持續(xù)時(shí)間可能較短。另外通過(guò)歸還采伐剩余物的措施在伐后能夠增加林地土壤碳儲(chǔ)量。
【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】：2017
【分類號(hào)】：S714

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2609956