大兴安岭西坡森林土壤黑碳的分布特征与测定方法研究

发布时间：2017-08-24 15:27

  本文关键词：大兴安岭西坡森林土壤黑碳的分布特征与测定方法研究

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【摘要】：森林土壤黑碳研究对森林生态系统碳库和碳汇功能评价有重要意义。我国大兴安岭北部寒温带针叶林区和西坡森林草原过渡区作为林火强烈干扰的区域,其土壤黑碳需要特别关注。本文选取大兴安岭西坡森林草原过渡区(灰色森林土区)为对象,通过对称样地采样获取土壤样品,采用国内外常用的HF/HCl酸处理-重铬酸钾氧化法分离和测定土壤黑碳,系统研究了该区土壤黑碳的总体数量特征和地域性分布规律。同时,针对大兴安岭林区土壤黑碳主要以颗粒木炭(炭屑)形态存在、土壤风化程度浅、黏土矿物含量低的特点,以国内外常用的HF/HCl酸处理-重铬酸钾氧化法为参照,通过设计不同的酸处理方案,研究了酸处理过程对土壤黑碳测定结果的影响,探讨了大幅度简化实验步骤的可行性。所得主要结果如下：(1)土壤黑碳的总体数量和分布特征研究区土壤黑碳含量范围为2.10-16.71 g·kg-1,不同土层间差异很大。土壤黑碳含量在表层最高,随土层加深向下逐渐递减。0-40cm土层黑碳储量占剖面黑碳储量的80%以上,表聚特征明显。土壤黑碳占总有机碳的比率(BC/SOC)大致在15%-25%之间,随着土壤深度而增加。土壤BC含量与土壤总有机碳SOC含量成极显著正相关。暗灰色森林土各土层黑碳含量大都显著高于灰色森林土；而各土层及全剖面黑碳密度均高于灰色森林土,不过,二者各土层BC/SOC比率均无显著差异。灰色森林土和暗灰色森林土下坡位各土层黑碳含量均高于上坡位相应土层。灰色森林土、暗灰色森林土下坡位各土层及全剖面黑碳密度均显著高于上坡位。灰色森林土上、下坡位BC密度的差异程度要大于暗灰色森林土。灰色森林土、暗灰色森林土下坡位各土层BC/SOC比率均显著高于上坡位。由于暗灰色森林土基本上分布在阴坡,所以坡向差异仅涉及灰色森林土一个亚类。灰色森林土阴坡各土层黑碳含量均有低于阳坡的趋势,其中10-20、20-40cm土层达显著水平。阴坡各土层BC/SOC比率、黑碳密度大都低于阳坡。(2)土壤黑碳的测定方法HF/HCl酸处理-重铬酸钾氧化法是国内外常用的分离、测定土壤黑碳的方法,但该方法步骤复杂,耗时、费力,且在实验过程中多次离心清洗很容易造成误差。研究发现,对大兴安岭西坡森林土壤而言,将HF/HCl酸处理看做一个整体过程时,省略酸处理测得的黑碳含量高于常规酸处理；但两种方案测得数值差异并不显著,再考虑到增加实验步骤,不仅造成试剂和时间浪费,还会增大实验误差,所以相对而言省略HF/HCl酸处理过程直接用重铬酸钾氧化法分离、测定土壤黑碳似乎更可取。将三种表层土样用七种HF/HCl酸处理方案分离和测定黑碳,比较各个方案之间的差异,发现酸处理各步骤存在很大的变异性,省略酸处理测定值相对于酸处理测定值的变异较小,适合在判定不同地区黑碳规律时使用。而在省略HF/HCl酸处理过程情况下,与适宜的氧化剂浓度(0.1M K2Cr2O7/2M H2SO4, v:v=1:1)相比,使用过高浓度的重铬酸钾(0.1M K2Cr2O7/2M H2SO4)测得的黑碳含量显著减少。因此,选择合适的K2Cr2O7/H2SO4浓度十分重要。同时研究发现,HF/HCl酸处理和K2Cr2O7/H2SO4氧化过程中,超声处理有助于BC与活性有机碳分离更彻底,提高分析结果的准确性。
【关键词】：大兴安岭 灰色森林土 土壤有机碳 土壤黑碳
【学位授予单位】：东北林业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S714.2
【目录】：

• 摘要3-5
• Abstract5-10
• 1 绪论10-15
• 1.1 研究背景10-12
• 1.2 国内外相关研究现状和发展趋势12-13
• 1.2.1 国内外相关研究现状12-13
• 1.2.2 发展趋势13
• 1.3 目的及意义13-15
• 2 研究地概况15-22
• 2.1 伊列克得-乌奴耳采样区15-19
• 2.1.1 地理位置15-16
• 2.1.2 地形地貌16
• 2.1.3 气候条件16
• 2.1.4 区域植被16-17
• 2.1.5 森林特点17
• 2.1.6 森林土壤17-19
• 2.2 免渡河-牙克石采样区19-22
• 2.2.1 地理位置19
• 2.2.2 地形地貌19
• 2.2.3 气候条件19
• 2.2.4 区域植被19-20
• 2.2.5 森林特点20-21
• 2.2.6 森林土壤21-22
• 3 土壤黑碳的分布特征研究22-43
• 3.1 研究方法22-26
• 3.1.1 样地设置与样品采集22-24
• 3.1.2 样品制备及土体石砾含量和容重测定24
• 3.1.3 土壤黑碳含量测定24-26
• 3.1.4 土壤总有机碳含量测定26
• 3.1.5 土壤总有机碳和黑碳密度(储量)计算26
• 3.1.6 数据处理26
• 3.2 结果与分析26-41
• 3.2.1 土壤黑碳总体数量特征26-29
• 3.2.2 土壤类型间的差异29-32
• 3.2.3 坡位的影响32-38
• 3.2.4 坡向的影响38-41
• 3.3 小结41-43
• 4 土壤黑碳的测定方法研究43-59
• 4.1 材料与方法43-46
• 4.1.1 供试土样43
• 4.1.2 实验方案的设计43-46
• 4.1.3 数据统计46
• 4.2 结果与分析46-57
• 4.2.1 方案1和方案8测定结果的比较46-48
• 4.2.2 七种酸处理方案测定结果的比较48-55
• 4.2.3 其他因素对测定结果的影响55-57
• 4.3 小结57-59
• 结论与讨论59-61
• 1 结论59-60
• 2 讨论60-61
• 参考文献61-67
• 攻读学位期间发表的学术论文67-68
• 致谢68-69

【参考文献】

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本文编号：732072