【摘要】：對森林土壤有機碳庫含量的估測及其影響因素的研究一直是學術界關注的熱點。土壤有機碳及其組分的空間分異規(guī)律受水熱梯度和森林發(fā)育等的多種影響，前人在混交林內開展的工作因無法區(qū)分群落類型變化的影響權重而無法準確反映出森林土壤有機碳在水熱梯度上的變化規(guī)律。天山云杉森林為純林類型，在天山山脈巨大山體上呈帶狀分布（平均海拔下限1750m至平均海拔上限2760m），天山云杉林森林帶從東至西、從海拔下限至海拔上限均存在較明顯的水熱梯度，所以能夠排除混交林中因群落類型變化的影響而專注于水熱梯度對土壤有機碳的影響。因此，本研究在天山云杉森林帶開展的土壤有機碳及其物理組分的空間分異規(guī)律工作具有較大的科學價值。 根據氣候特點、地形地貌、群落結構以及森林長勢等標準，將天山云杉林森林帶分為東段（哈密地區(qū)為代表）、中段（烏魯木齊地區(qū)為代表）、西段（伊犁地區(qū)為代表）。在東段、中段、西段的三個研究區(qū)按每200m的海拔梯度分別設置系列樣地，其中，東段從森林海拔下限2100m至海拔上限2760m設三個海拔梯度，中段從森林海拔下限1760m至海拔上限2760m設五海拔梯度，西段從森林海拔下限約1700m至海拔上限2760m設五海拔梯度，在每個海拔梯度上設立三個樣地，以統(tǒng)一的規(guī)范標準在每個樣地上挖取一個以上標準土壤剖面，在各土壤剖面上按0-20cm、20-40cm、40-60cm、60-100cm分層取土樣。土樣帶回實驗室風干后過篩處理，分別用重鉻酸鉀氧化—外加熱法、相對密度分組法、顆粒大小分組法測定總有機碳（SOC, Soil Organic Carbon）、輕組有機碳（LFOC, LightFraction Organic Carbon）、重組有機碳（HFOC, Heavy Fraction Organic Carbon）、顆粒有機碳（POC, Particulate Organic Carbon）。通過對實驗數據的分析，探討天山云杉森林土壤有機碳及其各物理組分的在水熱梯度上的垂直分布規(guī)律（沿海拔）和水平分布規(guī)律（自東向西），并分析水熱配比關系與森林長勢對天山云杉森林土壤有機碳空間分異規(guī)律的綜合影響。結果表明： （1）在0—1m的標準土壤剖面內，東、中、西三段天山云杉森林各海拔梯度上的SOC均呈隨著土層的加深逐漸減少的規(guī)律，0—40cm表層土的有機碳含量約占全剖面SOC含量的70％—80％，40—100cm深層的有機碳含量約占全剖面總含量20％—30％,表現為明顯地表聚現象； （2）隨著海拔的升高，東段天山云杉森林在標準剖面上的總SOC呈現出先減少后增加的趨勢，中段和西段天山云杉森林總SOC呈現出先減少后增加再減少的趨勢； （3）在0—1m的標準土壤剖面上，東、中、西三段天山云杉森林各海拔梯度的SOC均呈現出中段＞西段＞東段的規(guī)律，其中，中段與西段差異不顯著，而東段天山云杉森林各海拔梯度的SOC均顯著低于中段與西段； （4）輕組有機碳（LFOC）、重組有機碳（HFOC）在0—1m標準剖面上的分布規(guī)律與SOC的分布規(guī)律一致，而顆粒有機碳（POC）呈現出在0—1m標準剖面各土層上均勻分布的現象； （5）天山云杉森林各海拔梯度的標準剖面上，重組有機碳（HFOC）占SOC的比例為60％—70％，輕組有機碳（LFOC）占SOC的比例為20％—30％，顆粒有機碳（POC）占SOC的比例為10％左右； （6）隨著海拔的升高，東段天山云杉森林SOC、LFOC與HFOC均呈先減少后增加的趨勢，而POC呈先增加再減少的趨勢；西段天山云杉森林LFOC、HFOC、POC的變化與SOC的變化規(guī)律一樣呈先減少后增加再減少的趨勢。 （7）東、西兩段天山云杉森林LFOC、HFOC、POC的大小服從西段＞東段的規(guī)律，這種差異主要出現在土壤表層，而在深層土壤中沒有顯著的差異； （8）天山云杉森林SOC的空間分異規(guī)律是氣候條件與森林長勢的共同結果，SOC與降水量呈正相關、而與溫度呈負相關，SOC與樹木胸徑呈正相關。 本研究突破了前人無法排除的群落類型變化對土壤有機碳影響的問題，得到了土壤有機碳及其物理組分在天山云杉森林內的垂直分異規(guī)律和水平分異規(guī)律，該規(guī)律完全可以認為只受到氣候因素和森林長勢的影響，這對在大尺度上研究氣候對土壤有機碳的空間分異影響的問題具有重要的參考借鑒意義。
【學位授予單位】：新疆大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：S714.2
【圖文】：

年總輻射量達 5.85×105 J/cm2·a，年均氣溫約為 2—3 ℃，歷年極端最高溫為 30.5℃，極端最低溫為-30.2 ℃，年降水量 400—600 mm，最大積雪深度為 65 cm。天山北坡西段是屬溫帶大陸性氣候，年平均溫度 5—7 ℃，1 月平均氣溫為-10 ℃，7 月平均氣溫為 22.6 ℃，年平均降水量為 600—800 mm，全年 60%的降水量集中在 5－8 月，年平均蒸發(fā)量 1100—1200 mm，年平均相對濕度 70%以上，無霜期 120 d[122]。天山三段研究區(qū)土壤類型是以灰褐色森林土為主，主要地被植物有黑果小檗(Berberis heteropoda)、紅果小檗(Berberis nummularia)、天山花楸(Sorbustianschanica) 、 黑 果 荀 子 (Cotoneastermelanocarpus) 、 薔 薇 (Rosa) 、 繡 線 菊(Spiraeahypericifolia)、忍冬(Lonicera)、老鸛草(Geranium wilfordii Maxim)、天山羽 衣 草 (Alchemilla tianschanica) 、 羊 角 芹 (Aegopodiumpodagraria) 、 婆 婆 納（Veronica ciliata Fish）、青蘭（Dracocephalum moldavica）、鹿蹄草（Pyroladecorata）、千葉草（Mnehlenbeclcia complere）等。

天山森林土壤有機碳的空間分異規(guī)律及其影響因素26圖3-1 天山東段土壤同一海拔不同土層的有機碳含量變化規(guī)律Fig.3-1 Fig.1 Soil organic carbon content variation of same altitudes at the different depth in theEastern Tianshan3.1.2 土壤有機碳沿海拔的變化規(guī)律對于不同海拔梯度同一個土層來講，從土層 0—100 cm 的四個土層有機碳總含量變化大體上接近于先減少后增加的趨勢（圖 3-2）。土層 0-20 cm 的有機碳總含量表現為隨著海拔梯度的增加而減少，從 20—100 cm 的三個土層中，都會出現隨著海拔的增加有機碳總含量大體上增加的現象。最上土層的變化值雖然表現的愈來愈減少，但在統(tǒng)計學上沒有顯著性差異。土層 20—40 cm 和 60—100 cm的兩個土層中海拔 2100—2300 m 與 2500—2700 m 梯度上沒有顯著性差異，而這兩層跟海拔 2300—2500 m 的有機碳總含量存在顯著性差異（P＜0.05）。40—60cm 的土層的有機碳含量變化跟其他土層的有區(qū)別，主要表現在海拔 2100—2300m 與 2300—2500 m 的有機碳含量沒有顯著性差異方面。對于整個研究區(qū)而言，無論是哪個土層隨海拔的增加偏向于先減少再增加的趨勢最終導致了天山東段有機碳總含量隨著海拔梯度的增加呈先減少后增加的變化規(guī)律。

【參考文獻】

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本文編號：2742678