长白山森林次生演替驱动的土壤有机碳氮库变化研究

论文摘要

在全球气候变化的背景下,森林土壤在陆地生态系统碳平衡和碳封存过程中起着越来越重要的作用。长白山自然保护区是我国东北三大林区之一,拥有着较为完整的温带山地森林生态系统。阔叶红松林是我国东北林区最重要的顶级群落。近年来由于人为活动的干扰,阔叶红松林逐渐被杨桦次生林取代。次生演替是森林土壤有机碳、氮库变化的重要驱动因素。本文以长白山原始阔叶红松林、杨桦幼龄林、杨桦中成林和硬阔叶老龄林为例,通过严格的样地对比途径,系统研究了森林土壤有机碳、氮的数量分布及其协同积累特征,探讨了次生演替导致的温带森林土壤碳库和碳汇效应变化及其碳氮耦合机制。主要研究结果如下:（1）四种林型下土壤有机碳、氮含量在表层最高,随土层深度而显著递减。除杨桦幼龄林外,其余三种林型下0～5 cm 土层有机碳含量均值高达100g.kg-1以上,5～10 cm 土层有机碳均值也高达50g·kg-1左右;0～5 cm 土层全氮含量均值达5.4～8.3g·kg-1,5～10 cm 土层全氮均值也高达3.1～5.9g·kg-1左右,表明表层0～10 cm是有机碳和全氮的主要聚集层,碳氮的表聚特征明显。土壤C/N同样在表层最高,随土层深度而显著递减。表明表层土壤有机碳积累速度高于全氮,且随着土层深度的增加而显著降低。（2）不同林型间比较,在0～20 cm 土层,有机碳、氮含量为硬阔次生老龄林>杨桦次生中龄林>原始阔叶红松林>杨桦次生幼龄林。20～60 cm 土层,四种林型土壤有机碳和全氮含量差异不显著。在0～5 cm 土层,C/N 比为阔叶红松林>中成林>老龄林>幼龄林,5～10 cm 土层C/N与上部土层趋势基本相同,但幼龄林与老龄林差异不明显。10cm以下土层四种林型差异不明显。这表明,次生演替或林型对土壤有机碳、全氮和C/N的影响仅表现在土壤表层或亚表层,演替过程有利于有机碳氮数量的增长。（3）杨桦中成林和硬阔叶老龄林上部土层有机碳含量对下部土层的影响高于其它两种林型,而这种影响仅表现在土壤表层或亚表层,深层土壤仅表现出一定的相关趋势,但在统计学上未达到显著水平。四种林型的这种差异,可能部分地与土壤动物活动、林木根系分布等因素有关。土壤有机质的混合作用或均腐化作用可能在杨桦中成林和硬阔叶老龄林中更为明显。（4）四种林型不同土层的有机碳和全氮均表现为显著或极显著的正相关关系。不同土层间比较,0～5cm、5～10cm 土层（尤其前者）中全氮对总有机碳的决定系数明显小于下部的10～20cm、20～40cm 土层,说明相对于上部土层,下部土层有机碳的积累更高程度上依赖于全氮的积累（5）不同林型间比较,除阔叶红松林0～5cm 土层外,其余各土层有机碳氮均表现为显著或者极显著的正相关关系。四种林型下部土层（10～20cm、20～40cm、40～60c m）碳氮关系差异不大,说明林型或次生演替对土壤碳氮关系的影响主要体现在表层。（6）四种森林类型土壤总有机碳与C/N在表层（0～5cm、5～10cm）也表现出一定的正相关关系。这表明,表层有机碳含量较高的土壤（样地）,其有机质的C/N值也会较高（相对贫氮）。对于正常的下部土层（非埋藏）,其有机质的C/N值是相对稳定的,样地间有机质的积累差异可能主要由有关成土过程（淋溶淀积作用等）的强度或其它随机因素所决定。（7）相较于有机碳,氮的分布更倾向于重组组分,重组有机碳（有机质）积累在更大程度上依赖含氮有机物积累。林型间轻组有机碳、氮储量并无显著差异。然而,杨桦次生林重组有机碳、氮的含量、储量及分配比例却都显著高于阔叶红松林杨桦次生林轻组、重组组分的C/N值略低于阔叶红松林,其轻组、重组（尤其轻组）组分中氮对有机碳的决定系数也比阔叶红松林高。表明杨桦次生林在相对富氮的重组组分中分配了更高比例的有机碳、氮。

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文章来源

类型: 硕士论文

作者: 赵华晨

导师: 崔晓阳

关键词: 森林土壤,有机碳,全氮,轻组,重组,碳氮耦合

来源: 东北林业大学

年度: 2019

分类: 基础科学,农业科技

专业: 自然地理学和测绘学,农业基础科学,林业

单位: 东北林业大学

分类号: S714

DOI: 10.27009/d.cnki.gdblu.2019.000113

总页数: 55

文件大小: 4225K

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