重度林火導致大面積森林資源遭受破壞,在造成經濟損失的同時,對森林土壤的質量也產生嚴重影響。本文以2010年大興安嶺特大火災為研究背景,在3年的研究期內,通過對森林土壤生境因子的調查和分析,深入研究了重度火燒基地土壤各生境因子、土壤生境質量、土壤生境障礙的演變以及與植被恢復的關系,為恢復大興安嶺火燒跡地森林生態(tài)系統(tǒng)提供理論依據。具體的研究結果如下：一、土壤生境因子及其演變：重度林火發(fā)生后,火燒跡地內枯落物層被焚毀,在研究期內未得到恢復；土壤午間均溫、土壤密度、代換性鹽基離子、土壤銨態(tài)氮、硝態(tài)氮、有效磷和土壤pH值顯著升高(p0.01),分別比對照樣地高203%、22.5%、52.2%、482%、470%、232%、14.2%；土壤含水率、水穩(wěn)性團聚體、土壤有機質、土壤微生物量碳顯著下降(p0.01),分別比對照樣地低33.60%、10.0%、23.6%、69.24%。經過3年的恢復,土壤午間均溫、水穩(wěn)性團聚體、土壤有機質、代換性鹽基離子、土壤銨態(tài)氮、土壤pH值逐年下降,分別下降了39.3%、41.6%、18.4%、22.1%、73.0%、7.59%,但仍顯著高于或低于對照樣地(p0.01)；土壤含水率、土壤密度、硝態(tài)氮、土壤微生物量碳逐年上升,分別上升了32.90%、23.4%、74.4%、111%,但仍顯著高于或低于對照樣地(p0.01)；土壤有效磷則先升后降,顯著高于對照樣地(p0.01)。二、土壤生境質量及其演變：(1)重度林火對土壤各生境因子植被支持力(隸屬度值)均產生較大影響,其中,對土壤午間溫度、土壤水分、土壤銨態(tài)氮、水穩(wěn)性團聚體、有機質、微生物量碳等生境因子產生不利于植被生長繁殖的負影響,對地表枯落物層、代換性鹽基離子、硝態(tài)氮、有效磷、土壤pH值、土壤密度等生境因子產生有利于植被生長繁殖的正影響。經過3年的恢復,土壤溫度、土壤水分、土壤銨態(tài)氮、微生物量碳等生境因子對植被生長繁殖的支持力逐漸恢復,但水穩(wěn)性團聚體、有機質等生境因子對植被生長繁殖的支持力則持續(xù)下降。(2)本研究應用三種方法計算土壤生境質量指數(shù)(SQI),評價結果顯示：無論哪種分析對象,三種評價結果都呈現(xiàn)相同的演變趨勢,即土壤生境質量指數(shù)隨時間逐漸增高,植被支持力逐漸增強。相比SQI1、SQI2, SQI3計算結果更小,因為改進加權綜合法更加突出限制因子在評價中的極端作用。(3)在重度火燒跡地內,午間溫度、土壤含水率、銨態(tài)氮、代換性鹽基和土壤微生物量碳等因子與當年及后期植被恢復情況顯著相關(p0.05)或極顯著相關(p0.01),對植被恢復有顯著的影響。土壤密度、水穩(wěn)性團聚體、土壤有機質等因子并非所有年份對植被恢復類型有顯著相關性,但總體上與植被恢復仍有較大影響。(4)在重度火燒跡地內,土壤生境質量指數(shù)與植被恢復狀況的關系均具有顯著相關性,其中與喬木為實生的植被恢復狀況相關系數(shù)最大,表明土壤生境質量對植被恢復具有非常積極的促進作用,尤其對喬木為實生的植被恢復具有更好的促進效果。三、土壤生境障礙及其演變：(1)在自然狀態(tài)下,枯落物厚度、中等酸度構成了重要的障礙性因子,影響了植被的更新、生長和維持。在火燒跡地內,火燒后的土壤溫度、土壤含水率成為最重要的障礙性因子,嚴重影響了在火燒跡地內植被的更新、生長和維持；銨態(tài)氮的毒害作用也有顯現(xiàn),但對植被影響較小。(2)本研究采用兩種方法計算土壤生境障礙指數(shù)(SOI),評價結果顯示：無論哪種評價方法,SOI1、SOI2兩種評價結果都呈現(xiàn)相同的演變趨勢,即土壤生境障礙指數(shù)隨時間逐漸增高,到2013年,火燒跡地生境障礙指數(shù)顯著高于對照樣地,對植被生長繁殖的障礙性降低。相比SOI1,SOI2計算結果更小,因為基于最大限制因子疊加指數(shù)法更加突出最大限制因子在評價中的極端作用。(3)在重度火燒跡地內,植被恢復情況與植被更新障礙和酸性障礙沒有顯著關聯(lián)性(p0.05),對植被的恢復影響較小。植被恢復情況與當年的高溫障礙、干旱障礙和銨態(tài)氮毒害障礙因子顯著相關(p0.05)或極顯著相關(p0.01),表明植被在恢復過程中與高溫障礙、干旱障礙和銨態(tài)氮毒害作用影響較大。(4)在重度火燒跡地內,SOI1和S012均與當年植被恢復情況顯著正相關(p0.05)或極顯著正相關(p0.01),即土壤綜合障礙指數(shù)值越小(障礙性越大),植被恢復情況越差,土壤綜合障礙指數(shù)值越大(障礙性越小),植被恢復情況越好。植被的恢復情況也與往年土壤綜合障礙指數(shù)顯著正相關(p0.05)或極顯著正相關(p0.01),表明由各障礙因子綜合體現(xiàn)的土壤綜合障礙指數(shù)對植被的恢復有較長影響。
【學位單位】：東北林業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位年份】：2015
【中圖分類】：S762;S714

【參考文獻】

相關期刊論文 前10條

1 張韞;崔曉陽;;白樺幼苗NH_4~+/NO_3~-吸收特征的研究[J];北京林業(yè)大學學報;2011年03期

2 韓文炎,阮建云,林智,吳洵,許允文,石元值,馬立峰;茶園土壤主要營養(yǎng)障礙因子及系列茶樹專用肥的研制[J];茶葉科學;2002年01期

3 鄭煥能,胡海清;森林燃燒環(huán)[J];東北林業(yè)大學學報;1987年05期

4 蔣伊尹,李鳳日,李長勝;興安落葉松幼、中齡林生長規(guī)律的研究[J];東北林業(yè)大學學報;1990年01期

5 張玉紅;孫銘隆;劉彤;;林火對大興安嶺典型植被土壤理化性質的影響[J];東北林業(yè)大學學報;2012年06期

6 李秀珍,王緒高,胡遠滿,孔繁花,解伏菊;林火因子對大興安嶺森林植被演替的影響[J];福建林學院學報;2004年02期

7 王飛兒,陳英旭;生命周期評價研究進展[J];環(huán)境污染與防治;2001年05期

8 舒立輔,左繼春,田文濤;大興安嶺“五·六”大火火燒跡地的天然更新探討[J];林業(yè)資源管理;1996年06期

9 李為海,崔克城,劉萍;火燒跡地次生林天然更新株數(shù)模型的建立[J];內蒙古林業(yè)調查設計;2000年02期

10 楊冬生,王榮康,萬富寅,喬光輝;道孚棕色森林土火燒后主要酶系活性及理化性質的演變[J];四川林業(yè)科技;1990年02期

本文編號：2819274