東北地區(qū)落葉松人工林土壤碳庫的時間動態(tài)及對林分碳循環(huán)的貢獻.pdf

1、本研究選擇落葉松人工林為研究對象,研究中國東北地區(qū)一個固定樣地和四組年代序列樣地(包括159塊二級樣地),測定土壤有機碳、全氮、堿解氮、可溶性碳、pH、電導率、容重以及有效硅,并估算落葉松人工林生態(tài)系統(tǒng)的碳匯功能。得出以下主要結論:
　　 1)落葉松林全年凈生態(tài)系統(tǒng)交換量NEE在263～264 gC·m-2,生態(tài)系統(tǒng)呼吸RE在718～725 gC·m-2,總初級生產力GEP在981～989 gC·m-2。不同時間段環(huán)境因子變化對

2、凈生態(tài)系統(tǒng)交換量的影響存在差異,下午(12:00—24:00)凈生態(tài)系統(tǒng)交換量NEE對飽和蒸汽壓虧缺VPD的變化反應較上午(0:00—12:00)遲鈍;上午光能利用效率高達0.6284mol·mol-1,是下午的1.14倍；隨溫度上升,上午凈生態(tài)系統(tǒng)交換量增加的幅度是下午相應值的1.5倍(氣溫>15℃)。上述上、下午生態(tài)系統(tǒng)光合作用對其環(huán)境因子的反應差異,導致了落葉松林90％的生態(tài)系統(tǒng)碳匯在上午完成,而下午相同時間內僅完成碳匯總量的10

3、％；上午生態(tài)系統(tǒng)生產力占全天的60％,下午占40％,葉片水平發(fā)現的上午光合能力明顯高于下午3倍的結果支持上述生態(tài)系統(tǒng)水平的發(fā)現。
　　 2)落葉松生長過程導致表層(0-20cm)土壤有機碳儲量顯著性增加,土壤碳累積能力在57.9～139.4 g m-2yr-1(平均96.4 g m-2yr-1),土壤容重降低(5.7 mg cm-3yr-1),但土壤pH、電導率、氮含量、有效硅含量和碳氮比沒有顯著變化。研究白漿土條件下的老山樣地

4、時發(fā)現,落葉松的生長過程導致白漿化土壤中氮儲量損失,減少速率為4.14～4.3g m-2year-1,土壤變酸(0.007-0.022 pH unitsyr-1)并且碳氮比以0.18～0.46year-1的速率增加；但在三組暗棕壤類型的年代序列樣地中沒發(fā)現類似的變化；造林過程中需要采取適當的管理措施來保持土壤肥力,尤其在不太肥沃的白漿化土壤中。東北地區(qū)落葉松人工林的土壤碳累積能力占森林總固碳能力的36％,占生態(tài)系統(tǒng)生產力的20％,對生態(tài)

5、系統(tǒng)的碳平衡非常重要,需要進行長期的觀測和持續(xù)的研究。
　　 3)在不同的土壤發(fā)生層(A、B、C)中,隨落葉松的生長A層有機碳含量增加,增加的速率在0.16-0.5 g.kg-1yr-1。但由于土壤容重隨落葉松林齡的增長有減少的趨勢,在A層的碳儲量并沒有明顯的累積。老山樣地白漿土的A層全氮含量降低,損失速率為0.014 g.kg-1yr-1,氮儲量以3 g m-2yr-1的速率減少,同時B、C層土壤pH值降低。在三組暗棕壤樣地中

6、,土壤氮和PH在落葉松生長過程中均沒有顯著變化。
　　 A層以上的O層部分,在落葉松林土壤的碳累積過程中起著非常重要的作用。O層有機碳、氮累積速率分別在48.5 g m-2yr-1和0.55 g m-2yr-1。O層表現出碳、氮累積的主要原因是O層的重量(即土壤表層枯枝落葉的累積量)隨落葉松的生長而增加,O層重量的增加速率平均為68.6 g m-2yr-1。O層的厚度夜隨落葉松的生長顯著增加,礦質土壤層的厚度、土壤容重、電導率和

7、有效硅含量均沒有顯著變化。
　　 4)20-40cm、40-60cm和60-80cm土壤DOC與土壤溶液紫外吸收光譜有顯著的相互關系；各個土壤層中的土壤水溶液的官能團組成特性是一致的,都隨著波長的增大而減小,并且從400nm波長開始,四個土壤層的土壤水溶液的官能團組成特性沒有發(fā)生變化。除此以外,DOC在落葉松生成的過程中,其與落葉松的年齡、養(yǎng)分以及土壤電導率都是正相關關系,而與土壤pH和土壤容重是負相關關系,這些結果都顯示出DO