天然林轉(zhuǎn)換為人工林后土壤溫室氣體排放的動(dòng)態(tài)變化.pdf

1、森林生態(tài)系統(tǒng)是陸地生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，占全球陸地面積的33％，森林土壤碳庫占全球土壤碳儲(chǔ)量的40%左右。森林土壤是溫室氣體重要的排放源或吸收匯。土地利用及覆被變化影響了土壤溫室氣體排放，改變了全球溫室氣體的收支平衡。森林轉(zhuǎn)換是土地利用變化的一種方式，通過改變林型的土壤理化性質(zhì)和群落結(jié)構(gòu)，直接或間接的影響土壤溫室氣體的排放或吸收。我國(guó)亞熱帶地區(qū)占全國(guó)陸地面積的25%左右，天然闊葉林是該地區(qū)的典型代表植被，隨著商品林的開發(fā)，大面積的天然

2、闊葉林經(jīng)皆伐轉(zhuǎn)變?yōu)槿斯ち郑@著改變了土壤碳、氮循環(huán)和溫室氣體的排放。本研究以亞熱帶天然闊葉林（BL）和由天然林轉(zhuǎn)換而來的針闊混交人工林（CB）、馬尾松人工林（MP）和杉木人工林（CF）為研究對(duì)象，在浙江臨安玲瓏山通過一年的定位試驗(yàn)，系統(tǒng)研究了天然林轉(zhuǎn)換為人工林后土壤溫室氣體（CO2、CH4和N2O）通量和土壤水溶性有機(jī)碳、氮以及銨態(tài)氮、硝態(tài)氮含量的季節(jié)變化特征，探討了亞熱帶天然闊葉林轉(zhuǎn)換為人工林對(duì)土壤溫室氣體通量的影響及其機(jī)理。研究結(jié)果

3、表明：
　?。?）天然闊葉林和由天然闊葉林轉(zhuǎn)換而來的針闊混交人工林、馬尾松人工林和杉木人工林土壤CO2排放呈現(xiàn)一致的季節(jié)變化動(dòng)態(tài)，表現(xiàn)為夏秋季高，冬春季低。天然闊葉林、針闊混交人工林、馬尾松人工林和杉木人工林土壤CO2排放速率變化范圍分別為：73.4-407.9mg·m-2·h-1、60.9-417.8mg·m-2·h-1、67.2-550.6mg·m-2·h-1和14.9-434.9mg·m-2·h-1，土壤CO2年累積排放量分

4、別為：16.5t·hm-2·a-1、17.1t·hm-2·a-1、21.1t·hm-2·a-1和12.0t·hm-2·a-1，天然闊葉林轉(zhuǎn)換為馬尾松人工林，土壤CO2排放顯著增加（P<0.05）；轉(zhuǎn)換為杉木人工林，土壤CO2排放顯著降低（P<0.05）；轉(zhuǎn)換為針闊混交人工林，對(duì)土壤CO2排放沒有顯著影響。4種林地土壤CO2排放速率與土壤地下5cm溫度均呈現(xiàn)顯著性相關(guān)關(guān)系（P<0.05），與土壤含水量均無相關(guān)性；多元線性回歸分析的結(jié)果表明

5、，天然闊葉林轉(zhuǎn)換為馬尾松人工林和杉木人工林顯著提高了土壤呼吸對(duì)環(huán)境因子的敏感性，轉(zhuǎn)換為針闊混交人工林土壤呼吸對(duì)環(huán)境因子的敏感性沒有發(fā)生顯著改變。
　?。?）4種林地土壤N2O排放呈現(xiàn)一致的季節(jié)變化規(guī)律，夏秋季高，冬春季低，4種林地土壤均表現(xiàn)為N2O源。天然闊葉林、針闊混交人工林、馬尾松人工林和杉木人工林土壤N2O年平均排放速率分別為：35.8ug·m-2·h-1、18.1ug·m-2·h-1、27.4ug·m-2·h-1和8.1u

6、g·m-2·h-1。4種林地土壤N2O年累積排放通量分別為：3.0kg·hm-2·a-1、1.7kg·hm-2·a-1、2.2kg·hm-2·a-1和1.1kg·hm-2·a-1，天然闊葉林轉(zhuǎn)換為針闊混交人工林、馬尾松人工林和杉木人工林后土壤N2O年累積排放量分別下降了42.2%、25.4%和63.1%。4種林地土壤N2O排放速率與土壤地下5cm溫度和土壤銨態(tài)氮含量均呈現(xiàn)顯著性相關(guān)關(guān)系（P<0.05），與土壤含水量和土壤硝態(tài)氮含量均無相

7、關(guān)性。
　　（3）天然闊葉林、針闊混交人工林、馬尾松人工林和杉木人工林土壤CH4吸收速率呈現(xiàn)一致的季節(jié)動(dòng)態(tài)，最大值出現(xiàn)在8月，最小值出現(xiàn)在1月。4種林地土壤均表現(xiàn)為CH4匯，天然闊葉林、針闊混交人工林、馬尾松人工林和杉木人工林土壤CH4吸收速率變化范圍分別為-38.5-245.7ug·m-2·h-1、-96.0-172.6ug·m-2·h-1、-58.7-176.3ug·m-2·h-1和-84.1-183.4ug·m-2·h-1，

8、4種林地土壤CH4年累積吸收量分別為5.5kg·hm-2·a-1、2.9kg·hm-2·a-1、4.3kg·hm-2·a-1和4.7kg·hm-2·a-1。天然闊葉林轉(zhuǎn)換為針闊混交人工林、馬尾松人工林和杉木人工林后，土壤CH4年累積吸收通量分別下降了47.1%、22.5%和15.8%。4種林地土壤CH4吸收速率與土壤含水量均無相關(guān)性；除針闊混交人工林外，其他3種林地土壤CH4吸收速率均與土壤地下5cm溫度呈顯著相關(guān)關(guān)系。
　　（4

9、）天然闊葉林、針闊混交人工林、馬尾松人工林和杉木人工林土壤排放溫室氣體的綜合溫室效應(yīng)分別為：17.2t g·CO2·hm-2·a-1、17.5t g·CO2·hm-2·a-1、21.6t g·CO2·hm-2·a-1、和12.2t g·CO2·hm-2·a-1；天然闊葉林轉(zhuǎn)換為針闊混交人工林，土壤排放溫室氣體的綜合溫室效應(yīng)未發(fā)生顯著改變，轉(zhuǎn)換為馬尾松人工林，顯著增加了土壤排放溫室氣體的綜合溫室效應(yīng)，轉(zhuǎn)換為杉木人工林顯著降低了土壤溫室氣體