亚热带地区森林转换背景下不同林分土壤DOM化学结构及其生物降解性

发布时间：2020-07-19 06:30

【摘要】：DOM是森林生态系统中一类十分活跃、重要的化学组分,也是最容易被微生物利用的组分,是微生物代谢重要的物质和能量来源,在全球碳循环过程中起到极其重要的作用。森林转换会直接影响森林生态系统碳库的平衡,导致土壤可溶性有机质(DOM)的含量、结构组成及其在土壤中的降解发生变化,从而影响土壤碳循环过程。因此本文在中亚热带地区设立福建三明森林生态系统与全球变化研究站,研究由米槠天然林转化而来的阔叶林(米槠次生林、米槠人促林)和针叶林(马尾松人工林、杉木人工林)等林分0-10 cm、10-20 cm土层土壤的DOM为对象,研究其浓度、光谱结构特征和生物降解性。实验采用水浸提法,同时结合紫外光谱、荧光光谱、红外光谱等分析不同林分土壤DOM浓度和光谱结构特征,同时我们进行土壤DOC溶液培养实验模拟其在土壤中的降解过程,采用双指数衰变模型进行拟合,研究土壤DOM的生物降解性。以期更好的了解DOM真实的生物学活性,这也是C循环动态模拟的一个重要环节。研究结果表明:(1)森林转换后,各林分土壤DOM含量均发生变化,阔叶林表层土壤DOC、DON含量大于针叶林,这主要是受到凋落物数量、土壤有机质、土壤微生物等综合因素的影响。各林分不同土层土壤中DOC、DON浓度差异较大,这主要是由于凋落物和植物根系主要集中于表层土壤,分解后形成腐殖质在表层土壤中积累较多。(2)光谱结果表明森林转换后,阔叶林芳香化指数、腐殖化指数显著高于针叶林,表明其营养物质丰富,微生物活性强,土壤有机质分解转化较快,微生物代谢产物积累更多。土壤DOM来源主要为外源与微生物来源相结合,既有地表凋落物、地下根系的输入;也有内部微生物介入、人类活动。三维荧光结果显示土壤DOM结构主要为类溶解性微生物代谢产物和类腐殖酸物质,三维荧光结果结合平行因子分析显示主要包括类腐殖酸物质、类蛋白物质、类富里酸物质,说明了土壤DOM结构十分复杂,主要受到微生物和凋落物输入的影响。米槠天然林土壤DOM在3700-3000 cm-1、1680-1640 cm-1、1150-1000 cm-1、690-500 cm-1处的相对吸收最强,说明这种林分的土壤DOM结构非常复杂,既含有结构简单的醇酚类物质和结构复杂的羧酸类、芳香类物质。(3)阔叶林土壤DOC的降解率在表层土壤显著高于针叶林,表明了阔叶林土壤DOC易被微生物利用分解的组分比例更大。土壤DOC生物降解培养过程中芳香化指数、腐殖化数值变大,表明随着降解的进行,微生物优先利用碳水化合物等易分解组分,芳香类、腐殖类物质等有机组分在土壤积累更多,从而使土壤DOM结构更加稳定。培养结束后土壤DOC的剩余降解率与土壤DOM溶液初始光谱指标的线性拟合,表明了土壤光谱指标可在一定程度上解释土壤DOC的生物降解性。
【学位授予单位】：福建师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S714
【图文】：

图２－１研究技术路线图逡逑Ｆｉｇ．２－１邋Ｓｔｕｄｙ邋Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ邋Ｒｏａｄｍａｐ逡逑

Ｆｉｇ．３－１邋Ｓｏｉｌ邋ｍｉｃｒｏｂｉａｌ邋ｂｉｏｍａｓｓ邋ｏｆ邋ｅａｃｈ邋ｓｔａｎｄ逡逑３．２不同林分土壤ＤＯＣ、ＤＯＮ．含量逡逑如图３－２所示，米槠人促林０－１０邋ｃｍ邋土壤可溶性有机碳浓度均显著高于其他林分逡逑土壤，各林分0＿１0邋ｃｍ邋土壤的可溶性有机碳浓度从大到小排列为：米槠人促林＞米槠逡逑次生林＞米槠天然林＞杉木人工林＞马尾松人工林。１０－２０邋ｃｍ邋土层中，各林分土壤可逡逑溶性有机碳浓度显著。米槠次生林土壤可溶性有机氮含量显著高于其他林分。逡逑１９逡逑

逦ＮＦ邋ＳＦ邋ＡＲ邋ＰＭ邋ＣＦ逡逑林分类型逡逑图３－１各林分土壤微生物量逡逑Ｆｉｇ．３－１邋Ｓｏｉｌ邋ｍｉｃｒｏｂｉａｌ邋ｂｉｏｍａｓｓ邋ｏｆ邋ｅａｃｈ邋ｓｔａｎｄ逡逑３．２不同林分土壤ＤＯＣ、ＤＯＮ．含量逡逑如图３－２所示，米槠人促林０－１０邋ｃｍ邋土壤可溶性有机碳浓度均显著高于其他林分逡逑土壤，各林分0＿１0邋ｃｍ邋土壤的可溶性有机碳浓度从大到小排列为：米槠人促林＞米槠逡逑次生林＞米槠天然林＞杉木人工林＞马尾松人工林。１０－２０邋ｃｍ邋土层中，各林分土壤可逡逑溶性有机碳浓度显著。米槠次生林土壤可溶性有机氮含量显著高于其他林分。逡逑１９逡逑

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本文编号：2762054