改变碳输入对亚热带—暖温带气候过渡区三种林型土壤碳组分的影响

发布时间：2020-07-24 05:22

【摘要】：人类的活动和气候变化会改变碳输入量,从而引起土壤碳库改变,土壤碳循环过程的微小改变都将会对二氧化碳等温室气体的释放产生显著影响。土壤碳库主要来源是植物凋落物、根系分解及根系分泌物。森林土壤是陆地生态系统最大的碳存储库,因此,研究碳输入对森林土壤碳组分的影响成了热点问题。但是凋落物和根系这两种碳输入途径的改变是如何影响土壤碳组分?森林土壤碳组分对碳输入方式改变响应机制依然需要继续深入研究。另外,不同物种产生的凋落物和根系分泌物存在差异,不同物种凋落物输入对土壤碳组分的影响也会不同。2015年,在亚热带与暖温带气候过渡区的针叶林(马尾松纯林)、阔叶林(麻栎纯林)和针阔混交林(马尾松-麻栎混交林)三种森林类型中建立了凋落物添加和去除及断根实验,研究凋落物量和植物根系对土壤碳组分的影响,并比较三种林型碳组分对碳输入的不同响应。本研究使用的数据来自2017年和2018年,实验处理包括:对照、添加凋落物、去除凋落物、断根、断根和添加凋落物、断根和去除凋落物六个处理。本研究中测量的碳组分指标有总有机碳、可溶性有机碳、微生物生物量碳、轻组有机碳、重组有机碳、易分解有机碳和难分解有机碳。通过2017年和2018年数据分析发现,1)亚热带与暖温带过渡区森林土壤总有机碳对添加、去除凋落物和断根处理没有响应,但在阔叶林中,凋落物去除降低20%土壤总有机碳。2)添加凋落物处理增加土壤可溶性有机碳13%,去除凋落物处理后土壤可溶性有机碳减少16%,断根处理使土壤可溶性有机碳降低8%。3)凋落物去除和断根去除都降低14%微生物生物量碳,凋落物和根系处理对三种林型中的微生物生物量碳没有影响。4)土壤轻组有机碳对凋落物和根系处理没有响应,断根处理在针阔混交林中增加9%的轻组有机碳。5)去除凋落物处理降低14%的土壤重组有机碳含量,凋落物添加处理增加阔叶林土壤重组有机碳的14%,断根处理则降低4%的重组有机碳。6)凋落物去除处理和断根处理对土壤易分解有机碳有降低作用,分别降低15%和7%,凋落物去除降低针叶林土壤易分解有机碳20%,降低阔叶林土壤易分解有机碳19%,断根处理使针阔混交林土壤易分解有机碳含量减少14%。7)难分解有机碳对凋落物和根系处理没有响应。一方面凋落物通过机械粉碎、淋溶等分解过程直接影响土壤碳组分,另一方面,凋落物添加和去除会改变土壤微环境,通过温度湿度影响微生物群落结构间接影响土壤碳组分。不同林型中,凋落物种类和数量不同,土壤微环境也存在差异,不同林型土壤碳组分对凋落物处理响应不同。断根处理后,根系分解减少,根系分泌物输送被阻断,减少土壤碳库中有机物输入同时改变微生物群落结构,从而降低可溶性有机碳、微生物生物量碳、重组有机碳和易分解有机碳等土壤碳组分。本实验揭示了凋落物和根系对亚热带与暖温带过渡区森林土壤碳组分的影响,研究土壤碳组分在全球变化背景下对亚热带与暖温带过渡区森林碳输入的响应程度和响应机制,为预测土壤碳组分变化与全球变化的反馈提供基础数据。
【学位授予单位】：河南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S714.2
【图文】：

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改变碳输入对亚热带-暖温带气候过渡区三种林型土壤碳组分的影响凋落物添加处理也导致土壤碳含量减少 6%[60]；在欧洲一个混交林中使土壤有机层中可溶性有机碳含量显著增加，而去除凋落物处理导致下降[48]。在亚热带杉木和米老排混交林中研究结果表明去除杉木和米月后，土壤碳有所上升[61]。巴拿马中部的半常绿低地热带森林，添加含量，去除凋落物处理使土壤 0-10 cm 土壤碳浓度降低 26%[62]。

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图 1-2. 根系影响土壤碳库过程Fig 1-2. Effects of root on soil carbon pool组分对断根处理有不同响应。在美国的一个恢复草原生态系统中，碳含量降低 18%[43]，而在美国宾夕法尼亚州的混交林，20 年的断含量[44]。Clemmensen 等 2013 年发现北方针叶林中土壤有机质的根相关的微生物[69]。在中国福建的亚热带森林研究发现, 断根处理降低 8.5%[49]。对亚热带杉木和米老排混交林的研究结果表明去除其

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在三种林型中凋落物及根系处理对土壤温度的影响。C: 对照；LA: 添加凋落物；LR: 去凋落物；RE: 断根；RELA: 断根+添加凋落物；RELR: 断根+去除凋落物。e 3-1. Effects of litter and root treatment on soil temperature in three forest types. C: control, LAddition, LR: litter removal, RE: root exclusion, RELA: root exclusion plus litter addition, RELroot exclusion plus litter removal.

【参考文献】