干濕交替及凍融過(guò)程對(duì)溫帶森林土壤溫室氣體凈通量的影響.pdf

1、大量研究表明干土濕潤(rùn)和凍融過(guò)程深刻影響著土壤溫室氣體凈通量和碳氮轉(zhuǎn)換過(guò)程。當(dāng)今日益嚴(yán)峻的全球氣候變化加劇土壤干土濕潤(rùn)和凍融過(guò)程的發(fā)生,而長(zhǎng)白山地區(qū)由于其獨(dú)特的地理位置和氣候條件,首當(dāng)其沖地受到影響。這種影響是否顯著改變土壤溫室氣體的年凈通量以及對(duì)氣候變化產(chǎn)生怎樣的反饋?zhàn)饔萌圆磺宄Ｒ虼?從機(jī)制層面深入研究干濕交替和凍融過(guò)程中土壤溫室氣體凈通量及碳氮轉(zhuǎn)換過(guò)程顯得尤為重要,這將有利于對(duì)區(qū)域土壤固碳能力和溫室氣體凈通量變化趨勢(shì)的合理評(píng)估以及相

2、關(guān)模型的建立。
　　本文以中國(guó)東北長(zhǎng)白山地區(qū)闊葉紅松混交林及其臨近的次生白樺林為研究對(duì)象,通過(guò)室內(nèi)模擬土柱培養(yǎng)的方法,來(lái)研究(1)不同濕潤(rùn)程度(55％和80%土壤充水孔隙率,WFPS)條件下外源碳(葡萄糖,6.4 g C m-2)和兩種形態(tài)氮(NH4Cl和KNO3,4.5 g N m-2)的添加對(duì)不同演替階段兩種林分土壤干濕交替和凍融過(guò)程中溫室氣體凈通量及土壤屬性影響的單一和交互作用;(2)結(jié)合土壤屬性的變化,分析土壤干濕交替和凍

3、融過(guò)程中溫室氣體凈通量的主要影響機(jī)制。結(jié)果表明:
　　1)除了高濕潤(rùn)程度單施 NH4Cl的次生白樺林土壤外,濕潤(rùn)程度的增加以及外源碳和氮的添加均能顯著促進(jìn)次生白樺林和闊葉紅松混交林土壤干土濕潤(rùn)過(guò)程中氧化亞氮(N2O)排放量,并兩兩存在交互作用;干土濕潤(rùn)過(guò)程中兩種林分土壤源 N2O排放對(duì)不同濕潤(rùn)程度和外源碳和氮添加響應(yīng)有很大差異。實(shí)驗(yàn)條件下,土壤濕度,有效氮以及微生物量影響著兩種林分土壤干土濕潤(rùn)過(guò)程中N2O累積排放量。
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4、)無(wú)外源碳和氮添加條件下,與闊葉紅松混交林土壤相比,次生白樺林土壤干土濕潤(rùn)過(guò)程中二氧化碳(CO2)排放速率更大且隨著土壤濕度的增加顯著降低;闊葉紅松混交林土壤干土濕潤(rùn)過(guò)程中CO2排放速率則隨濕度增加而顯著增加(P<0.05)。單施葡萄糖顯著提高兩種林分土壤 CO2排放速率、微生物碳、微生物碳/氮比及微生物代謝熵。施兩種形態(tài)氮均顯著抑制兩種林分土壤干土濕潤(rùn)過(guò)程中 CO2排放速率。實(shí)驗(yàn)條件下,兩種林分土壤干土濕潤(rùn)過(guò)程中 CO2排放均受到土壤

5、微生物碳的強(qiáng)烈影響,并與土壤速效氮含量呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系。
　　3)濕潤(rùn)程度的增加以及碳氮的添加均顯著促進(jìn)兩種林分土壤融化過(guò)程中 N2O的排放(P<0.05)。隨著濕潤(rùn)程度的增加,葡萄糖對(duì)兩種林分土壤融化過(guò)程中N2O排放的促進(jìn)作用減弱(P<0.05)。實(shí)驗(yàn)條件下,次生白樺林土壤凍融過(guò)程中N2O排放受到土壤pH和微生物碳的影響,而闊葉紅松混交林土壤則主要受到WFPS的影響。
　　4)隨著濕潤(rùn)程度的增加,次生白樺林土壤融化過(guò)程中

6、CO2累積通量顯著降低,而闊葉紅松混交林土壤顯著升高。施加葡萄糖顯著增加兩種林分土壤融化過(guò)程中CO2累積通量(P<0.05)。融化過(guò)程中,次生白樺林土壤 CO2累積通量顯著大于闊葉紅松混交林土壤(P<0.05)。濕潤(rùn)程度的增加和施加葡萄糖交互影響兩種林分土壤融化過(guò)程中 CO2累積排放量。次生白樺林土壤凍融過(guò)程 CO2排放受到微生物碳氮含量以及 K2SO4浸提DON含量的影響,而闊葉紅松混交林土壤則主要受到K2SO4浸提的礦質(zhì)氮和DOC含