银杏复合系统碳储量及土壤碳循环过程研究

发布时间：2020-06-14 00:21

【摘要】：农林经营措施对系统碳固定有着显著影响。开展复合经营系统固碳和碳循环的研究，对全面分析和评价银杏复合经营生态系统的固碳价值有着重要的意义。本文以江苏省泰兴市不同银杏（Gingko biloba L.）复合经营方式和传统农业经营方式（银杏-桑树（GM），银杏-小麦-花生（GWP），银杏-油菜-花生（GRP）模式、林下抛荒模式（GNT）和小麦-花生模式（WP））为研究对象，对其碳储量、土壤碳循环过程及其影响因素等进行5年的跟踪研究（2008-2012年），，采用通径分析方法对银杏复合系统碳储量和碳循环影响因子进行分析，为揭示银杏复合经营碳循环机理、全面分析和评价复合系统的固碳价值奠定基础。主要研究结果如下： 1、银杏复合经营系统和经营时间显著影响了系统银杏和林下作物碳储量。复合系统中生物碳储量显著高于农地，并随着复合时间延长显著上升，持续经营5年之后，不同复合系统中生物碳储量并不存在显著差异，但是仍然高于农地。可见，银杏复合经营促进了系统生物碳储量。 2、银杏复合系统模式下在0-20cm层次中土壤碳储量随着经营时间呈现上升趋势；而不同复合模式下凋落物碳储量随经营时间变化各不相同；不同复合系统下土壤碳储量和凋落物碳储量存在显著差异，且均显著高于农地；GM模式下土壤碳储量均显著高于其它复合模式；经过5年持续经营之后，GNT模式凋落物碳储量显著高于其它模式。长期银杏复合经营在促进土壤碳储量的同时，也促进了系统凋落物碳储量。 3、银杏复合系统总碳储量随着复合经营时间呈现上升趋势。银杏复合系统总碳储量显著高于WP模式，GM模式中总碳储量显著高于其它银杏复合模式。所有模式中，土壤碳储量比例最高。长期银杏复合经营提升了系统总碳储量。通径分析表明，土壤碳储量是影响总碳储量的主要因素。 4、不同凋落物及其组成显著影响了凋落物的分解速度。不同复合系统中凋落物残留率随着经营时间而发生变化，均显著低于农业模式。复合系统下凋落物碳释放量显著高于农地。不同模式间凋落物碳释放量变化趋势各不相同，其中，GM和GNT模式中，凋落物碳释放量随着复合时间显著增加。持续经营5年之后，GNT模式下凋落物碳释放量显著高于其它模式。银杏复合系统促进了凋落物的分解，同时促进了凋落物碳释放。 5、银杏复合系统显著影响了土壤总呼吸、微生物呼吸和根系呼吸。不同年份间，复合系统下这些指标均显著高于农地。银杏复合系统中土壤总呼吸和微生物呼吸碳损失随着复合经营时间普遍呈现增加趋势。而不同复合系统中根系呼吸在不同年份间变化趋势存在一定差异。经过5年持续经营之后，GNT模式下土壤总呼吸、根系呼吸和微生物呼吸碳释放均最高。可见，银杏复合经营促进了林下土壤总呼吸、根系呼吸和微生物呼吸碳排放。 6、银杏复合系统土壤中每年均能固定大量的碳，而且随着林分生长，系统的土壤固碳能力和土壤碳截留能力进一步得到了提升。但是在开始抛荒的初始阶段会导致系统土壤碳流失；GM模式中，土壤碳截留能力优秀，并能促进了系统碳储量。长期复合经营可以进一步提升系统土壤固碳和碳截留能力。 7、银杏复合模式间土壤有机碳组分变化趋势各不相同。在GNT模式下，有机碳和及其组分则呈现先下降后上升趋势；除了易氧化碳外，GRP和GWP模式下复合系统下土壤有机碳和有机碳组分均呈现上升趋势；在经过长期银杏复合经营之后，除了无机碳和重组有机碳组分外，复合系统下其它有机碳组分均显著高于WP模式。 8、银杏复合经营土壤中，酶活性在5年持续经营过程中变化趋势各不相同。GWP、GRP和GM模式下内切葡聚糖酶、漆酶和木聚糖酶活性均呈现上升趋势；GNT模式下，外切葡聚糖酶、木质素过氧化物酶、锰过氧化物酶、漆酶和木聚糖酶活性均呈现上升趋势，但是内切葡聚糖酶和β-葡萄糖苷酶活性则呈现先下降后上升趋势。可见，长期银杏复合经营促进了纤维素分解相关酶、木质素分解相关酶和木聚糖酶活性。 9、银杏复合经营土壤中，微生物活性在5年持续经营过程中变化趋势各不相同。GWP和GRP模式中，这3个指标均呈现显著上升趋势；在GNT模式中，则呈现先下降后上升趋势。到了2012年，GNT模式下土壤微生物碳和土壤基础呼吸显著高于其它模式。农地中土壤代谢熵显著高于复合系统，而微生物熵和变化规律较差。总的来说，长期银杏复合经营促进了系统中的土壤微生物碳、土壤基础呼吸和可矿化碳等微生物活性。 综上所述，长期银杏复合经营可以有效的提升系统中生物、凋落物和土壤碳储量，并能够促进系统中凋落物分解碳释放和微生物呼吸碳释放；此外，银杏复合系统也促进了土壤中与碳循环密切相关的碳组分、凋落物分解过程相关酶活性和土壤微生物活性。从系统碳储量来说，GM模式下复合系统固碳能力最强；而在GNT模式中，系统凋落物碳释放高，同时，微生物呼吸碳损失也高。在银杏复合系统中，影响土壤凋落物碳释放的因素主要是：轻组有机碳、木质素过氧化物酶和微生物生物量碳；影响土壤微生物呼吸的主要因素为：可溶性有机碳、漆酶活性和微生物生物量碳；影响土壤碳截留的因素为：易氧化碳、木聚糖酶活性和累积可矿化碳含量。 【学位授予单位】：南京林业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：S718.5;S714

【图文】：

图 2-1 银杏与农作物复合模式 图 2-2 银杏与桑树复合模式Fig. 2-1 Ginkgo and crops complex models Fig. 2-2 Ginkgo and Mulberry complex model1.3 指标测定1.3.1 银杏生物量测定在每种银杏复合模式中随机设立 20m×30m 的样地，在样地内进行每木调查，分别008-2012 年每年的 4 月份测量地径。在 2011 年，分别按径阶各选标准木 3-5 株，用分割法测定地上部分各器官的生物量，采用挖掘法测定地下根系生物量；并分别建立各

图 2-1 银杏与农作物复合模式 图 2-2 银杏与桑树复合模式Fig. 2-1 Ginkgo and crops complex models Fig. 2-2 Ginkgo and Mulberry complex model1.3 指标测定1.3.1 银杏生物量测定在每种银杏复合模式中随机设立 20m×30m 的样地，在样地内进行每木调查，分别008-2012 年每年的 4 月份测量地径。在 2011 年，分别按径阶各选标准木 3-5 株，用分割法测定地上部分各器官的生物量，采用挖掘法测定地下根系生物量；并分别建立各

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本文编号：2711972