亚热带天然阔叶林转换为人工林对土壤碳氮的影响

发布时间：2020-06-29 17:59

【摘要】：森林是陆地生态系统的主要存在部分,森林土壤碳储量超过全球土壤碳储量的三分之二,森林土壤碳库的微小变化都会对大气中CO2浓度和含量产生重要影响,从而影响全球气候的变化。森林转换是土地利用方式改变的一种重要方式,是影响土壤碳、氮循环的重要驱动因子。森林转换导致植物地上部分生物量、凋落物等均发生明显变化,显著影响了土壤碳氮的储量和转化过程以及酶的活性。第八次森林资源调查表明,我国人工林面积已达6933万公顷,占有林地面积的36.3%。本研究以亚热带天然阔叶林和由其转换而来的针阔混交人工林、马尾松人工林和杉木人工林为研究对象,探讨森林转换对土壤碳氮含量、分布格局、酶活性及其转化过程的影响。选取不同土层(0~20 cm、20~40 cm、40~60 cm)的亚热带天然阔叶林(BL)和由天然阔叶林转换而来的针阔混交人工林(CB)、马尾松人工林(MP)和杉木人工林(CF)土壤作为样本,系统研究了天然阔叶林转换为人工林后土壤中不同粒径颗粒有机碳氮含量、轻组有机碳氮含量、水溶性有机碳氮含量、微生物碳氮含量、蔗糖酶、脲酶和过氧化氢酶活性及土壤碳氮矿化的变化。研究结果表明:(1)天然阔叶林转换为针阔混交人工林、马尾松人工林和杉木人工林,0~20cm土层土壤有机碳含量显著下降,天然阔叶林土壤有机碳含量为21.08g kg-1,转换为人工林分别下降了19.3%、26.0%和24.1%;土壤全氮含量呈下降趋势,但处理之间没有显著差异;凋落物现存量由5.25t hm-2 a-1分别下降了21.0%、16.8%和79.4%;随着土层深度的增加,4种林分土壤有机碳和全氮含量均呈下降趋势。(2)天然阔叶林转换为针阔混交人工林、马尾松人工林和杉木人工林,显著降低了0~20 cm土层土壤粗颗粒有机碳(CPOC)、细粒颗粒有机碳(FPOC)和矿物结合态有机碳(MOC)含量;0~20 cm土层土壤CPOC与SOC相关性最好,40~60 cm土层MOC与SOC相关性最好,表明土壤CPOC更能反映森林转换对表层土壤有机碳的影响;而MOC更能反映森林转换对深层土壤有机碳的影响。天然林转换为针阔混交人工林和杉木人工林土壤有机碳稳定性增强,而转换为马尾松人工林,有机碳稳定性下降。(3)天然阔叶林转换为针阔混交人工林、马尾松人工林和杉木人工林后,0~20 cm土层土壤水溶性有机碳(WSOC)含量显著降低,转换为针阔混交人工林和杉木人工林,土壤WSOC/SOC没有显著变化,而转换为马尾松人工林,土壤WSOC/SOC上升。天然林转换为人工林后,不同土层土壤水溶性有机氮(WSON)均呈现了不同程度的增加趋势。天然林转换为人工林后,各土层土壤微生物生物量碳(MBC)和微生物生物量氮(MBN)均显著下降。(4)天然林转换为人工林,0~20cm土层土壤脲酶活性显著增加,天然阔叶林转换为针阔混交人工林、马尾松人工林和杉木人工林土壤脲酶活性分别增加了72.73%,156.06%和429.55%;转换为针阔混交人工林和杉木人工林蔗糖酶活性下降了17.78%和66.67%,转换为马尾松人工林增加了71.11%。(5)培养试验结果表明,天然林转换为针阔混交人工林和杉木人工林土壤有机碳矿化速率显著降低,转换为马尾松人工林土壤有机碳矿化速率显著升高。天然阔叶林转换为杉木人工林,土壤氮净矿化速率显著增加,表明天然阔叶林转换为杉木人工林促进了土壤氮素的转化。
【学位授予单位】：浙江农林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S714
【图文】：

不同林分土层POC/SOCFig3.1POC/SOCunderdifferentforeststypesofsoillayers注a：BL：天然阔叶林;CB：针阔混交人工林;MP：马尾松人工林;CF：杉木人工林注b：误差线表示标准差（n=4），不同字母表示多重比较差异显著（P=0.05）

图 3.2 不同林分土层 POC/MOCFig 3.2 POC/MOC under different forests types of soil layer注 a：BL：天然阔叶林; CB：针阔混交人工林; MP：马尾松人工林; CF：杉木人工林注 b：误差线表示标准差（n=4），不同字母表示多重比较差异显著（P=0.05）对不同土层不同粒径的土壤有机碳和 SOC 进行相关性分析，结果表明 0~20cm 土层土壤 CPOC、MOC 均与 SOC 有显著相关性（P < 0.01），R2值分别为0.8293 和 0.6337。20~40 cm 土层各粒径土壤有机碳与 SOC 均没有显著相关性。40~60 cm 土层土壤中，FPOC 和 MOC 与 SOC 有显著相关性（P < 0.01），R2值分别为 0.6550 和 0.9151（表 3.5）。由此推测土壤 CPOC 更能反映森林转换对表层土壤有机碳的影响；而 MOC 更能反映森林转换对深层土壤有机碳的影响。表 3.5 不同土层土壤 CPOC、FPOC、MOC 与 SOC 的相关性（R2）Table 3.5 Correlation between CPOC, FPOC, MOC and SOC in soils of different soil layers（R2）R2土层深度Soil layer

【参考文献】

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本文编号：2734158