森林火災(zāi)作為森林非連續(xù)的干擾因子,是生物地球化學(xué)循環(huán)的驅(qū)動因子,顯著改變生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能及養(yǎng)分循環(huán)與能量傳遞,引起森林碳庫與碳分配格局的變化,進(jìn)而影響森林演替進(jìn)程及固碳能力。該研究以廣東省馬尾松（Pinus massoniana）次生林為研究對象,采用相鄰樣地比較法和空間代替時(shí)間法,以野外調(diào)查采樣與室內(nèi)試驗(yàn)分析為主要手段,定量研究突發(fā)性森林火災(zāi)對土壤有機(jī)碳密度的影響,探討森林火災(zāi)對土壤有機(jī)碳固持的影響機(jī)制。結(jié)果表明:與對照相比,森林火災(zāi)后的幼齡林、中齡林和成熟林的土壤有機(jī)碳密度分別為35.12、40.80和52.34 t·hm^–2,依次降低了10.93%、8.52%和7.56%。相比對照,幼齡林、中齡林和成熟林土壤剖面（0–60 cm）的土壤有機(jī)碳密度變化范圍分別為5.04–7.76、5.26–10.27和6.33–13.58t·hm^–2,依次降低了2.51%–16.83%、1.31%–11.85%和1.09%–12.50%;森林火災(zāi)顯著降低了幼齡林和中齡林0–30cm的土壤有機(jī)碳密度,顯著降低了成熟林0–20 cm的土壤有機(jī)碳密度。馬尾... 

【文章來源】：植物生態(tài)學(xué)報(bào). 2020,44(10)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：14 頁

【部分圖文】：

馬尾松次生林不同林齡土壤有機(jī)碳密度(平均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差;t·hm–2)。

相關(guān)分析(表5)表明,馬尾松次生林對照樣地和過火樣地土壤有機(jī)碳密度與土壤理化性質(zhì)均有顯著相關(guān)性。在對照樣地中,土壤有機(jī)碳密度與土壤有機(jī)碳含量(r=0.988,p<0.01),土壤全氮含量(r=0.953,p<0.01),土壤全磷含量(r=0.682,p<0.01),土壤含水率(r=0.949,p<0.01),C:N (r=0.782,p<0.01)、C:P (r=0.899,p<0.01),N:P (r=0.728,p<0.01),細(xì)根生物量(r=0.937,p<0.01)呈極顯著正相關(guān)關(guān)系,而與土壤容重(r=–0.831,p<0.01)和土壤p H (r=–0.820,p<0.01)呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系。在過火樣地中,土壤有機(jī)碳密度與土壤有機(jī)碳含量(r=0.989,p<0.01),土壤全氮含量(r=0.957,p<0.01)、土壤全磷含量(r=0.868,p<0.01),土壤含水率(r=0.924,p<0.01),C:N (r=0.628,p<0.01),C:P(r=0.931,p<0.01),N:P (r=0.601,p<0.01),細(xì)根生物量(r=0.832,p<0.01)呈極顯著正相關(guān)關(guān)系,而與土壤容重(r=–0.726,p<0.01)和土壤p H (r=–0.774,p<0.01)呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系。2.4 土壤有機(jī)碳密度與土壤理化性質(zhì)的通徑系數(shù)

森林火燃燒過程改變了碳源(地上凋落物生物量和地下細(xì)根生物量)輸入和土壤有機(jī)質(zhì)分解速率的平衡調(diào)節(jié)(Zhou et al.,2007;崔曉陽等,2012;Alca?iz et al.,2018;胡海清等,2020);另一方面,森林火災(zāi)減少了土壤覆蓋層,通過增加太陽光的穿透,改變了地表土壤溫度和水熱條件,影響微生物對土壤有機(jī)碳的轉(zhuǎn)化和分解,可提供的有機(jī)碳來源減少,進(jìn)而減少了土壤有機(jī)碳密度(Hammill&Bradstock,2006)。本研究結(jié)論與之一致,森林火災(zāi)顯著減少了不同林齡馬尾松次生林土壤有機(jī)碳密度(p<0.05)。相比對照樣地,幼齡林、中齡林、成熟林土壤有機(jī)碳密度分別下降10.93%、8.52%、7.56%,方差分解表明,森林火災(zāi)解釋土壤有機(jī)碳密度變異的2.34%,林齡因素解釋了其變異的25.35%�；鸷蟪墒炝值耐寥烙袡C(jī)碳密度降低最小,這表明由于不同林齡的土壤有機(jī)碳的積累能力存在差異(圖1),且成熟林有較高的固氮能力使土壤肥力增加,同時(shí)也促進(jìn)了植被生長,有更多的凈初級生力(NPP),而這是土壤功能和結(jié)構(gòu)的最直接驅(qū)動力(Lohbeck et al.,2015),在同等的溫度條件下,火災(zāi)將成熟林的植被中的碳相對更多地轉(zhuǎn)移到土壤中,即土壤碳釋放到大氣中相對更少(崔曉陽等,2012)。森林火災(zāi)對土壤有機(jī)碳密度的影響具有很大不確定性,取決于多種因素,包括不同火災(zāi)類型、林火強(qiáng)度、土壤類型、植被、氣候和地形(French et al.,2004;Vergnoux et al.,2011;Mouteva et al.,2015)。一些研究表明,計(jì)劃燒除或輕度森林火災(zāi)后,土壤有機(jī)碳密度增加(Johnson&Curtis,2001;Bennett et al.,2014),這可能是由于火后未完全燃燒的剩余物部分和穩(wěn)定性疏水有機(jī)物的累積,以及火災(zāi)后固氮植物的增多使碳輸入源增多。本研究表明,在垂直方向上,森林火災(zāi)亦減少了各林齡土壤有機(jī)碳密度,相比對照樣地,幼齡林、中齡林、成熟林分別減少了2.51%–16.83%、1.31%–11.85%、1.09%–12.50%,在0–30 cm土層,幼齡林、中齡林土壤有機(jī)碳密度與對照樣地相比呈顯著差異(p<0.05),而成熟林的土壤有機(jī)碳密度在0–20 cm土層與對照樣地相比顯著下降(p<0.05)。土壤有機(jī)碳密度深度分布模式影響植被初級生產(chǎn)力并受植被初級生產(chǎn)力的影響。研究表明,土壤有機(jī)碳密度在土壤表層最高,隨土壤深度加深而減少(Meersmans et al.,2008),本文研究結(jié)論與之一致。林分地表凋落物層、土壤細(xì)根生物量是土壤有機(jī)碳的主要供給者,植物根系還可深至土壤亞表層,在對照樣地和過火樣地中,(0–20 cm)/(0–60 cm)土壤有機(jī)碳密度比值均超過了40%,由于地表凋落物層和土壤細(xì)根生物量及根系在土壤表層聚集,且火場溫度隨土層深度加深,熱量傳遞呈現(xiàn)遞減,同時(shí)表層有機(jī)層和干燥的土壤條件也會阻礙土壤熱量傳遞(Neary et al.,1999),所以土壤表層有機(jī)碳受林火影響最明顯。

【參考文獻(xiàn)】：
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博士論文
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本文編號：3576805