常绿阔叶林改造为毛竹林对土壤养分库和碳库的影响

发布时间：2017-09-09 21:39

  本文关键词：常绿阔叶林改造为毛竹林对土壤养分库和碳库的影响

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【摘要】：土地利用方式的改变显著影响土壤物理、化学和生物学性质。近年来,天然林被改造为人工林的现象非常普遍,这使得经营管理措施和凋落物类型发生改变,从而对土壤养分库和碳库特征造成显著影响。毛竹(Phyllostachys edulis)是我国分布面积较广、经济效益较高的经济树种之一。近年来,为了追求较高的经济效益,营林者将部分天然常绿阔叶林改造为毛竹林,并采取了一系列人为集约经营措施,如施肥、去除林下杂草、翻耕等,从而对土壤养分库和碳库特征产生显著影响。因此,本研究选择相邻的天然常绿阔叶林和毛竹林样地(毛竹林由常绿阔叶林改造而来),采集并分析测定了土壤养分库特征(包括不同氮素形态、磷素形态和钾素形态以及土壤酶活性),有机碳储量和不同形态活性碳库;通过固态13C核磁共振方法分析了土壤总有机碳的化学结构特征;并通过室内培养试验研究了土地利用变化对土壤有机碳矿化的影响,从而较系统地探明了天然常绿阔叶林改造为毛竹林对土壤养分库和碳库的影响。取得的主要研究结果如下:(1)常绿阔叶林改造为毛竹林后,表层(0-20 cm)和亚表层(20-40 cm)土壤铵态氮和硝态氮含量均显著增加,水溶性有机氮和微生物量氮含量均显著下降(P0.05);表层土壤全氮含量显著增加(P0.05),而亚表层土壤全氮含量无显著变化。常绿阔叶林改造为毛竹林后,表层和亚表层土壤树脂交换态磷(Resin-Pi)、NaHCO3提取态无机磷(NaHCO3-Pi)、HCl提取态无机磷(HCl-Pi)以及残留态磷(Residual-P)含量显著增加;表层和亚表层土壤的NaHCO3提取有机态磷(NaHCO3-Po)含量显著下降(P0.05)。土壤表层的NaOH提取态无机磷(NaOH-Pi)含量显著增加,而NaOH提取态有机磷(NaOH-Po)含量显著降低(P0.05);表层土壤速效钾、缓效钾、全钾和矿物态含量均显著增加(P0.05),而亚表层全钾和矿物态钾含量无显著变化;不同类型的酶活性的下降程度有所差别,其中,表层土壤蔗糖酶、脲酶、过氧化氢酶和酸性磷酸酶活性下降显著;亚表层土壤酸性磷酸酶活性下降显著(P0.05)。(2)常绿阔叶林改造为毛竹林后,表层(0-20 cm)和亚表层(20-40 cm)土壤有机碳储量分别下降19.7%和13.5%;毛竹林表层土壤水溶性有机碳,热水溶性有机碳,微生物量碳和易氧化碳含量分别下降34.4%、25.8%、30.4%和25.2%,亚表层土壤水溶性有机碳,热水溶性有机碳,微生物量碳和易氧化碳含量分别下降38.4%、19.8%、34.1%和22.2%(P0.05)。土壤有机碳的13C核磁共振波谱分析结果表明:不同碳形态所占有机碳百分比组成差异显著。天然常绿阔叶林和毛竹林表层和亚表层土壤的有机碳组分比例均以烷氧碳为最高,其次为烷基碳。天然常绿阔叶林改造为毛竹林后,土壤有机碳的烷氧碳比例、芳香碳比例以及芳香度均显著降低,而烷基碳比例和A/O-A值均显著增加(P0.05)。(3)室内培养模拟土壤有机碳矿化过程分析结果表明:常绿阔叶林改造为毛竹林后,土壤有机碳矿化速率和累计矿化量显著下降(P0.05)。在培养180天周期内,在25℃条件下,常绿阔叶林0-20 cm和20-40 cm土层的土壤有机碳矿化量分别为毛竹林土壤的1.24和1.16倍,在35℃条件下,上述指标分别为1.11和1.18倍。温度对土壤有机碳矿化具有显著影响,温度越高土壤碳矿化量越大,常绿阔叶林和毛竹林的不同土层(0-20 cm和20-40 cm)土壤有机碳矿化速率和累计矿化量随着温度的增加均显著提高(P0.05)。不同培养温度条件下,常绿阔叶林和毛竹林土壤同一土层不同CO_2-C分配比例均无显著差异。
【关键词】：常绿阔叶林 毛竹林 土壤养分库 土壤碳库 有机碳矿化
【学位授予单位】：浙江农林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S714
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 1 天然林改造为人工林影响土壤养分库和碳库的研究进展10-17
• 1.1 天然林改造为人工林对土壤养分库的影响10-12
• 1.1.1 天然林改造为人工林对土壤氮库的影响10-11
• 1.1.2 天然林改造为人工林对土壤磷库的影响11-12
• 1.1.3 天然林改造为人工林对土壤钾库的影响12
• 1.2 天然林改造为人工林对土壤碳库的影响12-15
• 1.2.1 天然林改造为人工林对土壤碳储量的影响12-14
• 1.2.2 天然林改造为人工林对土壤活性碳库的影响14
• 1.2.3 天然林改造为人工林对土壤有机碳库稳定性的影响14-15
• 1.3 总结15-17
• 2 研究背景和研究思路17-19
• 2.1 研究背景17-18
• 2.2 研究内容18
• 2.3 技术路线18-19
• 3 常绿阔叶林改造为毛竹林对土壤养分库的影响19-32
• 3.1 材料与方法20-23
• 3.1.1 研究区概况20
• 3.1.2 试验设计及取样20
• 3.1.3 测定项目与方法20-23
• 3.1.3.1 土壤基本理化性状测定20-21
• 3.1.3.2 土壤氮库的测定21
• 3.1.3.3 土壤磷库的测定21-22
• 3.1.3.4 土壤钾库的测定22
• 3.1.3.5 土壤酶的测定22-23
• 3.1.4 数据处理与分析23
• 3.2 结果与分析23-28
• 3.2.1 常绿阔叶林改造为毛竹林对土壤基本理化性质的影响23-25
• 3.2.2 常绿阔叶林改造为毛竹林对土壤氮库的影响25-26
• 3.2.3 常绿阔叶林改造为毛竹林对土壤磷库的影响26-27
• 3.2.4 常绿阔叶林改造为毛竹林对土壤钾库的影响27-28
• 3.2.5 常绿阔叶林改造为毛竹林对土壤酶活性的影响28
• 3.3 讨论28-30
• 3.4 结论30-32
• 4 常绿阔叶林改造为毛竹林对土壤有机碳库的影响32-43
• 4.1 材料与方法33-35
• 4.1.1 研究区概况33
• 4.1.2 试验设计与取样33
• 4.1.3 测定项目与方法33-34
• 4.1.3.1 土壤活性有机碳库的测定33-34
• 4.1.3.2 土壤有机碳化学结构特征的测定34
• 4.1.3.3 土壤有机碳矿化特征的测定34
• 4.1.4 数据处理34-35
• 4.2 结果与分析35-40
• 4.2.1 常绿阔叶林改造为毛竹林对土壤有机碳储量的影响35
• 4.2.2 常绿阔叶林改造为毛竹林对土壤活性有机碳含量的影响35-36
• 4.2.3 常绿阔叶林改造为毛竹林对土壤有机碳化学结构的影响36-38
• 4.2.4 常绿阔叶林改造为毛竹林对土壤有机碳矿化特征的影响38-40
• 4.3 讨论40-42
• 4.4 结论42-43
• 5 结论与展望43-45
• 5.1 主要研究结论43
• 5.2 研究展望43-45
• 参考文献45-59
• 个人简介59
• 硕士期间发表论文情况59-60
• 致谢60

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本文编号：822917