大興安嶺高寒區(qū)重度火燒跡地土壤生境質(zhì)量及其演變.pdf

1、重度林火導致大面積森林資源遭受破壞，在造成經(jīng)濟損失的同時，對森林土壤的質(zhì)量也產(chǎn)生嚴重影響。本文以2010年大興安嶺特大火災(zāi)為研究背景，在3年的研究期內(nèi)，通過對森林土壤生境因子的調(diào)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(zhì)量、土壤生境障礙的演變以及與植被恢復的關(guān)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(jù)。具體的研究結(jié)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(nèi)枯落物層被焚毀，在研究期內(nèi)未

2、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(ρ＜0.01)，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(zhì)、土壤微生物量碳顯著下降(ρ＜0.01)，分別比對照樣地低33.60％、10.0％、23.6％、69.24％。經(jīng)過3年的恢復，土壤午間均溫、水穩(wěn)性團聚體、土壤有機質(zhì)、代換性鹽基離子、土壤銨態(tài)氮、土壤

3、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(ρ＜0.01);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(ρ＜0.01);土壤有效磷則先升后降，顯著高于對照樣地(ρ＜0.01)。
　　二、土壤生境質(zhì)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

4、值）均產(chǎn)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(zhì)、微生物量碳等生境因子產(chǎn)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(chǎn)生有利于植被生長繁殖的正影響。經(jīng)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(zhì)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(yīng)用三種方法計

5、算土壤生境質(zhì)量指數(shù)(SQI)，評價結(jié)果顯示:無論哪種分析對象，三種評價結(jié)果都呈現(xiàn)相同的演變趨勢，即土壤生境質(zhì)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(jié)果更小，因為改進加權(quán)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(nèi)，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(guān)(ρ＜0.05)或極顯著相關(guān)(ρ＜0.01)，對植被恢復有顯著的影響。土

6、壤密度、水穩(wěn)性團聚體、土壤有機質(zhì)等因子并非所有年份對植被恢復類型有顯著相關(guān)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(nèi)，土壤生境質(zhì)量指數(shù)與植被恢復狀況的關(guān)系均具有顯著相關(guān)性，其中與喬木為實生的植被恢復狀況相關(guān)系數(shù)最大，表明土壤生境質(zhì)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(gòu)成了重要的障礙性因子，影響了植被

7、的更新、生長和維持。在火燒跡地內(nèi)，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(nèi)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(jié)果顯示:無論哪種評價方法，SOI1、SOI2兩種評價結(jié)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SOI

8、1，SOI2計算結(jié)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(nèi)，植被恢復情況與植被更新障礙和酸性障礙沒有顯著關(guān)聯(lián)性(ρ＞0.05)，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(guān)(ρ＜0.05)或極顯著相關(guān)(ρ＜0.01)，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(nèi)，SOI1和SOI2均與當年植