大兴安岭兴安落叶松林土壤温室气体排放通量特征研究

发布时间：2020-09-16 17:17

　　全球变化背景下,气候变暖所引起的问题已受到众多领域的重视,CO2、CH4和N20作为导致温室效应最主要的3种气体正被广泛的关注与研究。目前,大量的化石燃料的燃烧、汽车尾气排放、工业废气不达标排放等人为因素被公认为是导致温室气体排放量增加的主要原因,而不可忽略的生态系统的自身排放也是温室气体的重要来源之一。森林生态系统作为陆地生态系统的重要组成部分,在整个生态系统的温室气体排放上起着至关重要的作用,为估算森林生态系统温室气体整体排放水平,测定其土壤温室气体排放通量必不可少。本研究在黑龙江省大兴安岭地区,以寒温带兴安落叶松原始林为研究对象,于2016年5～9月,利用静态暗箱-气相色谱法测定该地区4种兴安落叶松林(藓类-兴安落叶松林、杜香-兴安落叶松林、草类-兴安落叶松林和杜鹃-兴安落叶松林)土壤CO2、CH4和N20的排放通量,同时测定各个林型不同月份的土壤理化性质和环境因子,并在生长旺季完成不同林型林分结构的调查,旨在探究不同兴安落叶松林土壤CO2、CH4和N20的排放通量特征及与土壤理化性质和环境因子的关系,进而为该地区温室气体排放的总体核算提供理论依据。主要研究结果如下:(1)该地区林分结构简单,乔木树种单一(兴安落叶松为绝对优势种),灌木层、草本层和地被层差异显著。4种林型中藓类-兴安落叶松林土壤多常年积水,兴安落叶松零星分布,林分密度最小;杜香-兴安落叶松林林分密度最大,平均胸径最小;草类-兴安落叶松林地处山坡,土层薄,落叶松倒折较多,其林分密度较小,但平均胸径最大;杜鹃-兴安落叶松林多地处高海拔,灌木以杜鹃为主,常伴生白桦与偃松。(2)生长季,4种兴安落叶松林土壤均为CO2的排放源,平均排放通量分别为45.88(藓类-兴安落叶松林)、38.68(杜香-兴安落叶松林)、54.54(草类-兴安落叶松林)和62.98(杜鹃-兴安落叶松林)mg·m-2·h-1。其中杜鹃-兴安落叶松林排放通量最大,杜香-兴安落叶松林排放通量最小。温度是该地区土壤CO2排放通量的主要影响因子,土壤含水量和pH对其土壤CO2排放通量的影响因林型而异。由于海拔高、平均气温低、生长周期短等因素作用,导致该地区CO2排放通量整体水平较低。(3)4种兴安落叶松林土壤CH4平均排放通量依次为0.089(藓类-兴安落叶松林)、-0.037(杜香-兴安落叶松林)、0.004(草类-兴安落叶松林)和-0.03(杜鹃-兴安落叶松林)mg·m-2·h-1 其中藓类-兴安落叶松林和草类-兴安落叶松林土壤表现为CH4的排放源,两者排放强度差异显著,其中藓类-兴安落叶松林提供了该地区95%以上的甲烷排放量。杜鹃-兴安落叶松林和杜香-兴安落叶松林土壤表现为CH4的汇,两者吸收强度相当,且两者CH4排放通量与土壤温度和土壤含水量有显著的相关性,均表现出随土壤温度升高或土壤含水量增加对CH4的吸收量逐渐减小进而转为排放的规律。(4)4种兴安落叶松林土壤N2O平均排放通量依次为0.0073(藓类-兴安落叶松林)、0.012(杜香-兴安落叶松林)、0.0093(草类-兴安落叶松林)和-0.0003(杜鹃-兴安落叶松林)mg·m-2·h-1,表现为N20的源(杜鹃除外)。通过分析不同月份N2O排放通量可知,该地区4种林型土壤N20的排放主要集中在夏末和秋季。除藓类-兴安落叶松林外,其他3种林型土壤表现随土壤温度的升高对N2O由吸收转为排放的趋势,而藓类-兴安落叶松林土壤表现为随月份增加其对N2O的吸收与排放交替发生的规律。影响土壤N2O排放通量的环境因子因林型而异,其中草类-兴安落叶松林与10 cm 土壤温度呈显著正相关,与全氮、碱解氮和有机碳呈显著负相关;杜鹃-兴安落叶松林与土壤温度和土壤含水量均呈显著正相关;藓类-兴安落叶松林和杜香-兴安落叶松林分别与土壤全氮和有机碳存在显著相关性,与土壤温度、含水量和pH值无显著相关性。
【学位单位】：东北林业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：S714
【部分图文】：

排放通量,林型,月份,土壤

在５月至９月生长季中，藓类－兴安落叶松林、杜香－兴安落叶松林、草类－兴安落叶逡逑松林和杜鹃－兴安落叶松林土壤Ｃ０２排放通量范围依次为－７．１９？１０７．４５、－８．７３？９６．６３、逡逑８．１７？１４０．３４和７．８２？２１３．７９邋ｍｇ．ｍ＇ｈ－１邋（图３－１）。４种林型土壤（：０２排放通量季节变化逡逑规律基本一致，均随月份的增加而表现出低一高一低的排放规律，其中杜鹃－兴安落叶逡逑松林土壤Ｃ０２排放通量最高，较其他三种林型分别提高了邋１３．４邋％邋（草类－兴安落叶松林）、逡逑２７．１５邋％邋（藓类－兴安落叶松林）和３８．５８邋％邋（杜香－兴安落叶松林）。４种林型土壤Ｃ０２平逡逑均排放通量未达到显著差异水平（／＞＝０．６６）。但对同一月份不同林型土壤（：０２排放通量逡逑进行差异性分析，发现在同一月份上４种林型之间土壤Ｃ０２排放通量存在一定差异。在逡逑７月份，杜鹃－兴安落叶松林土壤Ｃ０２排放通量最高，且与其他３种林型达到极显著差异逡逑水平（Ｐ＜０．０１）。藓类－兴安落叶松林和杜香－兴安落叶松林土壤在９月份表现为对Ｃ０２吸逡逑收，两者Ｃ０２排放通量与草类－兴安落叶松林和杜鹃－兴安落叶松林差异显著（ｐ＜０．０１）。逡逑４种林型在各个月份排放通量表现为７月＞６月＞８月＞５月＞９月（藓类－兴安落叶松林）、逡逑７月＞６月＞８月＞５月＞９月（杜香－兴安落叶松林）、７月＞６月＞８月＞９月＞５月（草类－兴安逡逑落叶松林）和７月＞６月＞８月＞９月＞５月（杜鹃－兴安落叶松林），均在７月份达到排放峰逡逑值

林型,排放通量,月份,土壤

０．０３邋ｍｇ？－２．＃邋（图３－２）。其中藓类－兴安落叶松林和草类－兴安落叶松林土壤表现为对逡逑ＣＨ４的排放，草类－兴安落叶松林平均排放量较低，相当于前者的４．４９％。杜鹃－兴安落逡逑叶松林和杜香－兴安落叶松林土壤表现对ＣＨ４的吸收，且吸收强度相近。４种林型中藓类逡逑－兴安落叶松林土壤ＣＨ４排放通量显著高于其他３种林型，且与其他３种林型达到极显逡逑著差异水平（户＜0．0１）。藓类－兴安落叶松林土壤除九月份外，其他月份均表现为ＣＨ４的逡逑排放，且在８月份达到排放峰值；草类－兴安落叶松林土壤呈现出对ＣＨ４吸收与排放交逡逑替发生的变化趋势；杜鹃－兴安落叶松林与杜香－兴安落叶松林土壤分别在８月和９月表逡逑现为排放，其余月份均表现为对ＣＨ４的吸收。从月份来看，６、７和８月份，藓类－兴安逡逑落叶松林土壤ＣＨ４排放通量与其他３种林型差异显著（＾＜０．０５），其他３种林型之间无逡逑显著差异。５月份

林型,排放通量,月份,土壤

量差异显著（Ｐ＜０．０５）。８月份杜香－兴安落叶松林和９月份藓类－兴安落叶松林土壤Ｎ２０逡逑排放通量分别与其他３种林型存在显著差异性（／＞＜０．０５）。通过分析不同月份平均排放逡逑通量数据可知，４种林型Ｎ２０的排放主要集中在８、９月份的夏末和秋季［２５］（图３－３）。逡逑１Ｘ２「逦＿ｅ＿ｇ类－１邋叶逡逑＾逦松秣逡逑１逦０．１５邋－逦…草类？落叶逡逑４逦松林逡逑？邋ｎ邋１逦ｊ逦？社‘洛时逡逑＾逦ｍ逡逑－逦／逦＼逦－Ｘ－社香－落叶逡逑ｇ邋０－０５邋？逦／逦■■逦＼逦－Ｖ．松林逡逑｜邋0邋■邋个逡逑＿￣０，０５邋．逦？：ｙ逡逑ｓ邋＊逡逑２逦－０．１邋－逡逑－０．１５邋逦１逦１逦？逦＇逦？逡逑５月逦６月逦７月逦Ｓ月逦９月逡逑月份Ｍｏｎｔｈ逡逑图３－３邋４种林型不同月份土壤Ｎ２０排放通量逡逑Ｆｉｇ．３－３邋Ｎ２０邋Ｆｌｕｘｅｓ邋ｆｒｏｍ邋ｆｏｕｒ邋ｌａｒｃｈ邋ｆｏｒｅｓｔｓ邋ｉｎ邋ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ邋ｍｏｎｔｈｓ逡逑３．４本章小结逡逑在本研究中，４种林型土壤Ｃ０２平均排放通量关系为６２．９８邋ｍｐｍｉｈ－１邋（杜鹃－兴安落逡逑叶松林）＞５４．５４邋ｍｇ’ｎ＾ｈ－１邋（草类－兴安落叶松林）＞４５．８８邋ｍｇ．ｎ＾ｈ－１邋（藓类－兴安落叶松逡逑林）（杜香－兴安落叶松林），表明其在生长季均为Ｃ０２的排放源，并且逡逑４种林型土壤Ｃ０２排放通量差异不显著，杜鹤？兴安落叶松林土壤Ｃ０２排放通量较其他３逡逑种林型分别高１３．４邋％、２７．１５邋％和３８．５８邋％。ＣＨ４和Ｎ２０的排放并无明显的季节规律，而逡逑不同林型之间的排放差异显著

【参考文献】