凍融條件和土壤濕度對森林土壤滲漏液溶解性有機質含量與光譜結構特征的影響
發(fā)布時間：2021-12-23 03:34
土壤溶解性有機質（DOM）含量及其穩(wěn)定性影響土壤碳氮循環(huán)關鍵過程,目前氣候變化下森林土壤DOM含量及其光譜結構特征仍不明確.本研究利用長白山闊葉紅松混交林和次生白樺林表層土壤進行室內凍融模擬試驗,結合三維熒光光譜-平行因子分析方法,研究凍融強度和凍融循環(huán)次數(shù)及其交互作用對不同濕度溫帶森林土壤滲漏液DOM含量、組分和光譜結構特征的影響.結果表明:森林土壤滲漏液DOM含量及其組分因林分類型、土壤濕度、凍融強度、凍融循環(huán)次數(shù)不同而存在差異.2種林分土壤滲漏液DOM含量均在中濕度下最低,并受高強度凍融影響顯著,且隨凍融循環(huán)次數(shù)增加呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢.可鑒別DOM的3個熒光組分:胡敏酸類DOM、富里酸類DOM和蛋白類DOM;闊葉紅松混交林土壤滲漏液DOM組分以富里酸類物質為主,腐殖化程度較高;而次生白樺林土壤滲漏液DOM組分以胡敏酸類物質為主,3組分受凍融強度顯著影響,穩(wěn)定性較低.經(jīng)冗余分析（RDA）發(fā)現(xiàn),林分在很大程度上決定森林土壤DOM屬性變化,次生白樺林土壤滲漏液DOM含量及其3組分熒光強度大于闊葉紅松混交林;土壤濕度顯著影響DOM芳香性,2種林分土壤滲漏液DOM芳香性均呈中濕度>...
【文章來源】：應用生態(tài)學報. 2019,30(09)北大核心CSCD
【文章頁數(shù)】：12 頁
【部分圖文】：
經(jīng)PAＲAFAC分析的森林土壤滲濾液DOM3組分的三維熒光光譜圖及其熒光載荷Fig．1EEMsandspectralloadingsofthreeDOMcomponentsmodeledbyPAＲAFACinforestsoilleachates．Fmax1:組分1Component1;Fmax2:組分2Component2;Fmax3:組分3Component3．下同Thesamebelow．虛線表示激發(fā)載荷Dottedlinesshowedtheexcitationloadings;實線表示發(fā)射載荷Solidlinesshowedtheemissionloadings．
2結果與分析2.1凍融干擾下2種林分土壤滲漏液DOM含量的變化由圖2可以看出，凍融強度和土壤濕度均顯著影響2種林分土壤滲漏液DOC和DON含量，其影響程度隨凍融循環(huán)次數(shù)變化而變化．在高土壤濕度下，隨著凍融循環(huán)次數(shù)增加，2種林分森林土壤滲漏液DOC和DON含量呈減少趨勢，尤其是WBF土壤滲漏液DOC含量的降低更顯著．然而，在低和中濕度下，次生白樺林土壤滲漏液DOC和DON含量均隨凍融循環(huán)次數(shù)增加而增加，尤其是在中濕度下達到顯著水平．在中濕度下，低強度凍融處理闊葉紅松混交林土壤滲漏液DOC和DON含量均隨凍融循環(huán)次數(shù)增加而顯著降低，而低濕度下，低強度凍融處理闊葉紅松混交林土壤滲漏液DON含量隨凍融循環(huán)次數(shù)增加而顯著增加．對于低濕度下高強度凍融處理，闊葉紅松混交林土壤滲漏液DOC和DON含量，在經(jīng)歷7次凍融循環(huán)后達到最高;而中濕度下高強度凍融處理，兩者均隨凍融循環(huán)次數(shù)無明顯變化．在不考慮凍融強度和凍融循環(huán)次數(shù)影響下，2種林分土壤滲漏液DOC含量均值呈現(xiàn)低濕度＞高濕度＞中濕度，尤其是次生白樺林土壤更顯著;闊葉紅松混交林土壤滲漏液DON含量均值呈現(xiàn)高濕度＞中濕度，次生白樺林土壤滲漏液DON含量均值呈現(xiàn)低濕度顯著高于中濕度和高濕度的趨勢．在不考慮土壤濕度和凍融循環(huán)次數(shù)影響下，高強度凍融下闊葉紅松混交林土壤滲漏液DOC含量均值顯著高于圖2凍融干擾下2種林分土壤滲漏液DOC和DON含量Fig．2DOCandDONcontentsinthesoilleachatesoftwoforestsunderfreeze-thawdisturbance．BKPF:闊葉紅松混交林BroadleafandKoreanpinemixedforest;WBF:白樺林White
擾下溫帶森林土壤滲漏液DOC和DON含量隨凍融強度、凍融循環(huán)次數(shù)、土壤濕度以及不同林分而發(fā)生變化．2.2凍融干擾下2種林分土壤滲漏液DOM三維熒光光譜特征對216個土壤滲漏液的三維熒光光譜進行PAＲAFAC分析，3個組分的分類方式通過了半分析法的驗證，并解釋了所有數(shù)據(jù)變異的99．6%．由于4次取樣土壤滲漏液三維熒光光譜特征具有相似性，以21次凍融循環(huán)后土壤滲漏液三維熒光光譜為例，分析凍融強度和土壤濕度對2種林分土壤滲漏液DOM三維熒光光譜特征的影響．由圖3可以看出，在相同濕度和凍融強度處理下，闊葉紅松混交林土壤滲漏液DOM的三維熒光強度低于次生白樺林土壤．在不考慮凍融強度影響時，經(jīng)歷21次凍融循環(huán)后2種林分土壤滲漏液DOM的三維熒光光譜強度多數(shù)呈現(xiàn)低濕度處理最強，高濕度與中濕度處理相近，尤其是次生白樺林土壤更明顯．在不考慮土壤濕度影響時，凍融強度對2種林分土壤滲漏液DOM的熒光強度多數(shù)呈現(xiàn)－10/10處理最大．2.3凍融干擾下2種林分土壤滲漏液DOM的3組分含量變化由圖4可以看出，不考慮土壤濕度、凍融強度及凍融循環(huán)次數(shù)的影響，次生白樺林土壤滲漏液DOM的3組分含量多數(shù)高于闊葉紅松混交林土壤．除7次凍融循環(huán)后闊葉紅松混交林土壤滲漏液DOM組分3外，土壤濕度均顯著影響2種林分土壤滲漏液DOM的3組分含量，其影響程度均隨凍融循環(huán)次數(shù)不同而顯著改變．不同凍融強度處理闊葉紅松混交林土壤滲漏液DOM組分1和組分2含量均值，在經(jīng)歷1、14和21次凍融循環(huán)后低濕度下最大，7次凍融循環(huán)后中濕度最大;組分3含量均值在經(jīng)歷1
【參考文獻】：
期刊論文
[1]長白山闊葉紅松林不同演替階段土壤團聚體粒徑組成及有機碳含量變化[J]. 鄭興波,張雪,韓士杰. 應用生態(tài)學報. 2019(05)
[2]溫帶森林土壤滲漏液DOM含量與組分及光譜特性[J]. 苗敏,吳浩浩,韓琳,傅平青,徐星凱. 環(huán)境科學與技術. 2018(12)
[3]凍融作用對土壤物理、化學和生物學性質影響的研究進展[J]. 韓露,萬忠梅,孫赫陽. 土壤通報. 2018(03)
[4]環(huán)滇池土壤溶解性有機質（DOM）的光譜特征及來源分析[J]. 李帥東,姜泉良,黎燁,吳亞林,江俊武,黃濤,楊浩,黃昌春. 光譜學與光譜分析. 2017(05)
[5]膠州灣濱海濕地土壤溶解性有機質的三維熒光特性[J]. 訾園園,孔范龍,郗敏,李悅,楊玲. 應用生態(tài)學報. 2016(12)
[6]Effects of freezing intensity on soil solution nitrogen and microbial biomass nitrogen in an alpine grassland ecosystem on the Tibetan Plateau,China[J]. YANG Zhaoping,GAO Jixi,YANG Meng,SUN Zhizhong. Journal of Arid Land. 2016(05)
[7]更新方式對亞熱帶森林土壤溶液可溶性有機質數(shù)量及化學結構的影響[J]. 元曉春,林偉盛,蒲曉婷,楊智榕,鄭蔚,陳岳民,楊玉盛. 應用生態(tài)學報. 2016(06)
[8]凍融作用對土壤中溶解性有機物的光譜學特性的影響[J]. 薛爽,王茜,仇付國,劉強,徐蘇南,姜磊,陳靜. 環(huán)境科學學報. 2016(05)
[9]凍融對長白山森林土壤碳氮礦化的影響[J]. 賈國晶,周永斌,代力民,周旺明. 生態(tài)環(huán)境學報. 2012(04)
[10]凍融作用對土壤有機碳庫及微生物的影響研究進展[J]. 王嬌月,宋長春,王憲偉,王麗麗. 冰川凍土. 2011(02)
本文編號：3547695
【文章來源】：應用生態(tài)學報. 2019,30(09)北大核心CSCD
【文章頁數(shù)】：12 頁
【部分圖文】：
經(jīng)PAＲAFAC分析的森林土壤滲濾液DOM3組分的三維熒光光譜圖及其熒光載荷Fig．1EEMsandspectralloadingsofthreeDOMcomponentsmodeledbyPAＲAFACinforestsoilleachates．Fmax1:組分1Component1;Fmax2:組分2Component2;Fmax3:組分3Component3．下同Thesamebelow．虛線表示激發(fā)載荷Dottedlinesshowedtheexcitationloadings;實線表示發(fā)射載荷Solidlinesshowedtheemissionloadings．
2結果與分析2.1凍融干擾下2種林分土壤滲漏液DOM含量的變化由圖2可以看出，凍融強度和土壤濕度均顯著影響2種林分土壤滲漏液DOC和DON含量，其影響程度隨凍融循環(huán)次數(shù)變化而變化．在高土壤濕度下，隨著凍融循環(huán)次數(shù)增加，2種林分森林土壤滲漏液DOC和DON含量呈減少趨勢，尤其是WBF土壤滲漏液DOC含量的降低更顯著．然而，在低和中濕度下，次生白樺林土壤滲漏液DOC和DON含量均隨凍融循環(huán)次數(shù)增加而增加，尤其是在中濕度下達到顯著水平．在中濕度下，低強度凍融處理闊葉紅松混交林土壤滲漏液DOC和DON含量均隨凍融循環(huán)次數(shù)增加而顯著降低，而低濕度下，低強度凍融處理闊葉紅松混交林土壤滲漏液DON含量隨凍融循環(huán)次數(shù)增加而顯著增加．對于低濕度下高強度凍融處理，闊葉紅松混交林土壤滲漏液DOC和DON含量，在經(jīng)歷7次凍融循環(huán)后達到最高;而中濕度下高強度凍融處理，兩者均隨凍融循環(huán)次數(shù)無明顯變化．在不考慮凍融強度和凍融循環(huán)次數(shù)影響下，2種林分土壤滲漏液DOC含量均值呈現(xiàn)低濕度＞高濕度＞中濕度，尤其是次生白樺林土壤更顯著;闊葉紅松混交林土壤滲漏液DON含量均值呈現(xiàn)高濕度＞中濕度，次生白樺林土壤滲漏液DON含量均值呈現(xiàn)低濕度顯著高于中濕度和高濕度的趨勢．在不考慮土壤濕度和凍融循環(huán)次數(shù)影響下，高強度凍融下闊葉紅松混交林土壤滲漏液DOC含量均值顯著高于圖2凍融干擾下2種林分土壤滲漏液DOC和DON含量Fig．2DOCandDONcontentsinthesoilleachatesoftwoforestsunderfreeze-thawdisturbance．BKPF:闊葉紅松混交林BroadleafandKoreanpinemixedforest;WBF:白樺林White
擾下溫帶森林土壤滲漏液DOC和DON含量隨凍融強度、凍融循環(huán)次數(shù)、土壤濕度以及不同林分而發(fā)生變化．2.2凍融干擾下2種林分土壤滲漏液DOM三維熒光光譜特征對216個土壤滲漏液的三維熒光光譜進行PAＲAFAC分析，3個組分的分類方式通過了半分析法的驗證，并解釋了所有數(shù)據(jù)變異的99．6%．由于4次取樣土壤滲漏液三維熒光光譜特征具有相似性，以21次凍融循環(huán)后土壤滲漏液三維熒光光譜為例，分析凍融強度和土壤濕度對2種林分土壤滲漏液DOM三維熒光光譜特征的影響．由圖3可以看出，在相同濕度和凍融強度處理下，闊葉紅松混交林土壤滲漏液DOM的三維熒光強度低于次生白樺林土壤．在不考慮凍融強度影響時，經(jīng)歷21次凍融循環(huán)后2種林分土壤滲漏液DOM的三維熒光光譜強度多數(shù)呈現(xiàn)低濕度處理最強，高濕度與中濕度處理相近，尤其是次生白樺林土壤更明顯．在不考慮土壤濕度影響時，凍融強度對2種林分土壤滲漏液DOM的熒光強度多數(shù)呈現(xiàn)－10/10處理最大．2.3凍融干擾下2種林分土壤滲漏液DOM的3組分含量變化由圖4可以看出，不考慮土壤濕度、凍融強度及凍融循環(huán)次數(shù)的影響，次生白樺林土壤滲漏液DOM的3組分含量多數(shù)高于闊葉紅松混交林土壤．除7次凍融循環(huán)后闊葉紅松混交林土壤滲漏液DOM組分3外，土壤濕度均顯著影響2種林分土壤滲漏液DOM的3組分含量，其影響程度均隨凍融循環(huán)次數(shù)不同而顯著改變．不同凍融強度處理闊葉紅松混交林土壤滲漏液DOM組分1和組分2含量均值，在經(jīng)歷1、14和21次凍融循環(huán)后低濕度下最大，7次凍融循環(huán)后中濕度最大;組分3含量均值在經(jīng)歷1
【參考文獻】：
期刊論文
[1]長白山闊葉紅松林不同演替階段土壤團聚體粒徑組成及有機碳含量變化[J]. 鄭興波,張雪,韓士杰. 應用生態(tài)學報. 2019(05)
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[9]凍融對長白山森林土壤碳氮礦化的影響[J]. 賈國晶,周永斌,代力民,周旺明. 生態(tài)環(huán)境學報. 2012(04)
[10]凍融作用對土壤有機碳庫及微生物的影響研究進展[J]. 王嬌月,宋長春,王憲偉,王麗麗. 冰川凍土. 2011(02)
本文編號：3547695
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