滨海沙地不同人工林土壤呼吸的比较研究

发布时间：2017-05-05 20:10

  本文关键词：滨海沙地不同人工林土壤呼吸的比较研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：本研究选取了我国福建省长乐市大鹤国有防护林场位置毗邻,地形、土壤质地、林龄和经营历史相近的5种滨海沙地人工林类型：湿地松(Pinus elliottii)、木麻黄(Casuarina equisetifolia)、尾巨桉(Eucalyptus urophylla× Eucalyptus grandis)、纹荚相思(Acacia aulacocarpa)、肯氏相思(Acacia cunninghamii)。主要的研究内容包括：(1)对5种人工林土壤呼吸的月动态进行监测。在尾巨桉林、湿地松林、纹荚相思林以及木麻黄林分别设置断根和去凋落物处理实验,测定这4个人工林的不同呼吸组分：自养呼吸和异养呼吸,同时分析林木根系和凋落物对土壤呼吸的相对贡献。在尾巨桉林和木麻黄林中设置了火烧处理实验(将林下植被和枯枝落叶层全部烧尽),分析比较了火烧处理后土壤呼吸的变化。在湿地松林中设置了环割处理实验(将树木主干距离地面1.5 m处韧皮部割掉),探索了阻断植物光合作用向根系输送养分后土壤呼吸的变化。(2)本研究还调查了林地基本概况,主要包括树高、胸径、林分密度,凋落物月动态,并采集土壤样品测定其理化性质及相关重要指标,主要包括土壤pH、土壤全碳、全氮、土壤可溶性碳氮、总氮、土壤微生物生物量碳,系统分析影响土壤呼吸的关键因素。探索影响滨海沙地人工林生态系统土壤呼吸的关键环境因子和生物因子,比较研究不同人工林之间土壤呼吸的差异来源。本研究的主要目的是对亚热带地区滨海沙地人工林生态系统土壤碳排放进行定量监测,同时阐明该区域土壤碳循环的关键过程及其影响因素,为选择具有更高土壤固碳能力,更高应对气候变化潜力的人工林树种提供科学依据。其主要研究结果如下：(1)5个人工林的土壤呼吸速率均表现出明显的季节变化规律,且均表现为夏季时土壤呼吸速率最高,在冬季最低,且不同月份的土壤呼吸速率之间具有显著差异(P0.0001),且呈现出单峰曲线趋势。该5个人工林土壤呼吸平均速率差异显著(P=0.0024)。(2)尾巨桉林、湿地松林、纹荚相思林、木麻黄林、肯氏相思林对照样地土壤呼吸的年通量分别为1148.80±173.72gc·m-2·a-1、727.19±89.74gc·m-2·a-1、1087.13±156.08gc·m-2·a-1、 1055.73±163.18gc·m-2·a-1、870.25±124.79 gc·m-2·a-1。断根处理和去除凋落物处理均使土壤呼吸年通量降低。除湿地松林外,在尾巨桉林、木麻黄林、纹荚相思林中,去除凋落物处理使土壤呼吸年通量降低百分比均大于断根处理。(3)尾巨桉林与木麻黄林火烧处理后的各月份土壤呼吸速率均低于对照处理的土壤呼吸速率。湿地松林环割处理后各月份土壤呼吸速率均低于对照处理的土壤呼吸速率。(4)回归分析显示尾巨桉林土壤呼吸月平均速率与月凋落物量呈显著正相关(P=0.0037),湿地松林土壤呼吸月平均速率与月凋落物量之间无显著相关关系,纹荚相思林、木麻黄林和肯氏相思林土壤呼吸月平均速率与月凋落物量之间呈正相关,但是相关关系不显著。(5)单因素方差分析显示,尾巨桉林、湿地松林、纹荚相思林、木麻黄林和肯氏相思林5个人工林对照处理的0-10 cm土壤pH(P=0.000)、可溶性有机碳含量(DOC：P=0.034)、可溶性有机氮含量(DON：P=0.000)、微生物生物量氮含量(P=0.002)、硝态氮含量(P=0.000)、铵态氮含量(P=0.044)、总氮含量(P=0.004)之间的差异均达到显著水平,而微生物生物量碳含量(MBC：P=0.436)之间无显著差异。(6)土壤呼吸速率与林地内的土壤可溶性有机碳含量呈显著正相关关系(P0.05),而与其它几个因子无显著相关性。(7)本研究中尾巨桉林、湿地松林、纹荚相思林、木麻黄林和肯氏相思林土壤呼吸速率与土壤温度均没有显著的指数关系,5个人工林林分土壤呼吸速率与土壤湿度也均没有显著的线性相关关系,但是当采用土壤温度和湿度的双因素模型(R=aebTWc)来解释5个人工林土壤呼吸速率时,能分别解释尾巨桉林、湿地松林、纹荚相思林、木麻黄林和肯氏相思林土壤呼吸的52.8%、53.6%、65.8%、51.9%、24.6%。本研究中尾巨桉林、湿地松林、纹荚相思林、木麻黄林和肯氏相思林土壤呼吸Q1o值分别为1.44、1.51、1.71、1.27、1.28。
【关键词】：沿海防护林 土壤呼吸 碳循环 环割处理 断根处理 去除凋落物处理
【学位授予单位】：福建农林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S714
【目录】：

• 摘要7-9
• Abstract9-12
• 第一章 绪论12-20
• 1.1 土壤呼吸研究进展12-14
• 1.1.1 国外森林土壤呼吸研究概况12-13
• 1.1.2 国内森林土壤呼吸研究概况13-14
• 1.2 土壤呼吸影响因子的研究14-18
• 1.2.1 凋落物质量对土壤呼吸的影响14-15
• 1.2.2 土壤温湿度对土壤呼吸的影响15-16
• 1.2.3 土壤微生物群落结构对土壤呼吸的影响16-17
• 1.2.4 其它影响因子17-18
• 1.2.4.1 土壤pH值17
• 1.2.4.2 大气CO_2浓度17
• 1.2.4.3 土壤有机质17-18
• 1.3 土壤呼吸研究展望18
• 1.4 本研究的目的与意义18-20
• 第二章 实验设计与研究方法20-24
• 2.1 实验设计20-21
• 2.1.1 本实验样地概况20
• 2.1.2 样地布设20-21
• 2.2 研究方法21-24
• 2.2.1 土壤呼吸及土壤温度、湿度的测定21
• 2.2.2 土壤样品的采集与理化性质的测定21-23
• 2.2.2.1 土壤pH、全碳和全氮22
• 2.2.2.2 土壤可溶性有机碳、氮和总氮22
• 2.2.2.3 土壤微生物生物量22-23
• 2.2.3 数据分析23-24
• 第三章 结果与分析24-40
• 3.1 五个人工林土壤呼吸、温度和湿度的季节动态24-26
• 3.2 不同处理下土壤呼吸、温度和湿度的季节动态以及年通量26-30
• 3.3 火烧对尾巨桉林和木麻黄林土壤呼吸速率的影响量30-31
• 3.4 环割对湿地松林土壤呼吸速率的影响31-32
• 3.5 凋落物的数量及季节动态及凋落物与土壤呼吸的关系32-34
• 3.6 土壤呼吸的影响因子34-40
• 3.6.1 五个人工林林分土壤理化性质和生物学特性的比较34-35
• 3.6.2 不同处理后土壤理化性质与生物学特性的变化35-37
• 3.6.3 土壤理化性质及生物学特性与土壤呼吸相关性的研究37-38
• 3.6.4 土壤温度和湿度与土壤呼吸的关系38-40
• 第四章 讨论40-47
• 4.1 五个人工林土壤呼吸的季节动态40-41
• 4.2 不同处理下土壤呼吸、温度和湿度的季节动态41-42
• 4.3 火烧对尾巨桉林和木麻黄林土壤呼吸速率的影响42
• 4.4 环割对湿地松林土壤呼吸速率的影响42-43
• 4.5 五个人工林凋落物的数量及季节动态及凋落物与土壤呼吸的关系43
• 4.6 土壤呼吸的影响因子43-47
• 4.6.1 五个人工林林分土壤微生物生物量碳含量的比较43-44
• 4.6.2 不同处理对土壤理化性质和生物学特性的影响44-45
• 4.6.3 土壤理化性质和生物学特性与土壤呼吸的关系45
• 4.6.4 土壤温度和湿度与土壤呼吸的关系45-47
• 第五章 结论与建议47-51
• 5.1 结论47-50
• 5.2 建议50-51
• 参考文献51-60
• 致谢60

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