冻融条件和土壤湿度对森林土壤渗漏液溶解性有机质含量与光谱结构特征的影响
发布时间：2021-12-23 03:34
土壤溶解性有机质（DOM）含量及其稳定性影响土壤碳氮循环关键过程,目前气候变化下森林土壤DOM含量及其光谱结构特征仍不明确.本研究利用长白山阔叶红松混交林和次生白桦林表层土壤进行室内冻融模拟试验,结合三维荧光光谱-平行因子分析方法,研究冻融强度和冻融循环次数及其交互作用对不同湿度温带森林土壤渗漏液DOM含量、组分和光谱结构特征的影响.结果表明:森林土壤渗漏液DOM含量及其组分因林分类型、土壤湿度、冻融强度、冻融循环次数不同而存在差异.2种林分土壤渗漏液DOM含量均在中湿度下最低,并受高强度冻融影响显著,且随冻融循环次数增加呈现先增加后降低的趋势.可鉴别DOM的3个荧光组分:胡敏酸类DOM、富里酸类DOM和蛋白类DOM;阔叶红松混交林土壤渗漏液DOM组分以富里酸类物质为主,腐殖化程度较高;而次生白桦林土壤渗漏液DOM组分以胡敏酸类物质为主,3组分受冻融强度显著影响,稳定性较低.经冗余分析（RDA）发现,林分在很大程度上决定森林土壤DOM属性变化,次生白桦林土壤渗漏液DOM含量及其3组分荧光强度大于阔叶红松混交林;土壤湿度显著影响DOM芳香性,2种林分土壤渗漏液DOM芳香性均呈中湿度>...
【文章来源】：应用生态学报. 2019,30(09)北大核心CSCD
【文章页数】：12 页
【部分图文】：
经PAＲAFAC分析的森林土壤渗滤液DOM3组分的三维荧光光谱图及其荧光载荷Fig．1EEMsandspectralloadingsofthreeDOMcomponentsmodeledbyPAＲAFACinforestsoilleachates．Fmax1:组分1Component1;Fmax2:组分2Component2;Fmax3:组分3Component3．下同Thesamebelow．虚线表示激发载荷Dottedlinesshowedtheexcitationloadings;实线表示发射载荷Solidlinesshowedtheemissionloadings．
2结果与分析2.1冻融干扰下2种林分土壤渗漏液DOM含量的变化由图2可以看出，冻融强度和土壤湿度均显著影响2种林分土壤渗漏液DOC和DON含量，其影响程度随冻融循环次数变化而变化．在高土壤湿度下，随着冻融循环次数增加，2种林分森林土壤渗漏液DOC和DON含量呈减少趋势，尤其是WBF土壤渗漏液DOC含量的降低更显著．然而，在低和中湿度下，次生白桦林土壤渗漏液DOC和DON含量均随冻融循环次数增加而增加，尤其是在中湿度下达到显著水平．在中湿度下，低强度冻融处理阔叶红松混交林土壤渗漏液DOC和DON含量均随冻融循环次数增加而显著降低，而低湿度下，低强度冻融处理阔叶红松混交林土壤渗漏液DON含量随冻融循环次数增加而显著增加．对于低湿度下高强度冻融处理，阔叶红松混交林土壤渗漏液DOC和DON含量，在经历7次冻融循环后达到最高;而中湿度下高强度冻融处理，两者均随冻融循环次数无明显变化．在不考虑冻融强度和冻融循环次数影响下，2种林分土壤渗漏液DOC含量均值呈现低湿度＞高湿度＞中湿度，尤其是次生白桦林土壤更显著;阔叶红松混交林土壤渗漏液DON含量均值呈现高湿度＞中湿度，次生白桦林土壤渗漏液DON含量均值呈现低湿度显著高于中湿度和高湿度的趋势．在不考虑土壤湿度和冻融循环次数影响下，高强度冻融下阔叶红松混交林土壤渗漏液DOC含量均值显著高于图2冻融干扰下2种林分土壤渗漏液DOC和DON含量Fig．2DOCandDONcontentsinthesoilleachatesoftwoforestsunderfreeze-thawdisturbance．BKPF:阔叶红松混交林BroadleafandKoreanpinemixedforest;WBF:白桦林White
扰下温带森林土壤渗漏液DOC和DON含量随冻融强度、冻融循环次数、土壤湿度以及不同林分而发生变化．2.2冻融干扰下2种林分土壤渗漏液DOM三维荧光光谱特征对216个土壤渗漏液的三维荧光光谱进行PAＲAFAC分析，3个组分的分类方式通过了半分析法的验证，并解释了所有数据变异的99．6%．由于4次取样土壤渗漏液三维荧光光谱特征具有相似性，以21次冻融循环后土壤渗漏液三维荧光光谱为例，分析冻融强度和土壤湿度对2种林分土壤渗漏液DOM三维荧光光谱特征的影响．由图3可以看出，在相同湿度和冻融强度处理下，阔叶红松混交林土壤渗漏液DOM的三维荧光强度低于次生白桦林土壤．在不考虑冻融强度影响时，经历21次冻融循环后2种林分土壤渗漏液DOM的三维荧光光谱强度多数呈现低湿度处理最强，高湿度与中湿度处理相近，尤其是次生白桦林土壤更明显．在不考虑土壤湿度影响时，冻融强度对2种林分土壤渗漏液DOM的荧光强度多数呈现－10/10处理最大．2.3冻融干扰下2种林分土壤渗漏液DOM的3组分含量变化由图4可以看出，不考虑土壤湿度、冻融强度及冻融循环次数的影响，次生白桦林土壤渗漏液DOM的3组分含量多数高于阔叶红松混交林土壤．除7次冻融循环后阔叶红松混交林土壤渗漏液DOM组分3外，土壤湿度均显著影响2种林分土壤渗漏液DOM的3组分含量，其影响程度均随冻融循环次数不同而显著改变．不同冻融强度处理阔叶红松混交林土壤渗漏液DOM组分1和组分2含量均值，在经历1、14和21次冻融循环后低湿度下最大，7次冻融循环后中湿度最大;组分3含量均值在经历1
【参考文献】：
期刊论文
[1]长白山阔叶红松林不同演替阶段土壤团聚体粒径组成及有机碳含量变化[J]. 郑兴波,张雪,韩士杰. 应用生态学报. 2019(05)
[2]温带森林土壤渗漏液DOM含量与组分及光谱特性[J]. 苗敏,吴浩浩,韩琳,傅平青,徐星凯. 环境科学与技术. 2018(12)
[3]冻融作用对土壤物理、化学和生物学性质影响的研究进展[J]. 韩露,万忠梅,孙赫阳. 土壤通报. 2018(03)
[4]环滇池土壤溶解性有机质（DOM）的光谱特征及来源分析[J]. 李帅东,姜泉良,黎烨,吴亚林,江俊武,黄涛,杨浩,黄昌春. 光谱学与光谱分析. 2017(05)
[5]胶州湾滨海湿地土壤溶解性有机质的三维荧光特性[J]. 訾园园,孔范龙,郗敏,李悦,杨玲. 应用生态学报. 2016(12)
[6]Effects of freezing intensity on soil solution nitrogen and microbial biomass nitrogen in an alpine grassland ecosystem on the Tibetan Plateau,China[J]. YANG Zhaoping,GAO Jixi,YANG Meng,SUN Zhizhong. Journal of Arid Land. 2016(05)
[7]更新方式对亚热带森林土壤溶液可溶性有机质数量及化学结构的影响[J]. 元晓春,林伟盛,蒲晓婷,杨智榕,郑蔚,陈岳民,杨玉盛. 应用生态学报. 2016(06)
[8]冻融作用对土壤中溶解性有机物的光谱学特性的影响[J]. 薛爽,王茜,仇付国,刘强,徐苏南,姜磊,陈静. 环境科学学报. 2016(05)
[9]冻融对长白山森林土壤碳氮矿化的影响[J]. 贾国晶,周永斌,代力民,周旺明. 生态环境学报. 2012(04)
[10]冻融作用对土壤有机碳库及微生物的影响研究进展[J]. 王娇月,宋长春,王宪伟,王丽丽. 冰川冻土. 2011(02)
本文编号：3547695
【文章来源】：应用生态学报. 2019,30(09)北大核心CSCD
【文章页数】：12 页
【部分图文】：
经PAＲAFAC分析的森林土壤渗滤液DOM3组分的三维荧光光谱图及其荧光载荷Fig．1EEMsandspectralloadingsofthreeDOMcomponentsmodeledbyPAＲAFACinforestsoilleachates．Fmax1:组分1Component1;Fmax2:组分2Component2;Fmax3:组分3Component3．下同Thesamebelow．虚线表示激发载荷Dottedlinesshowedtheexcitationloadings;实线表示发射载荷Solidlinesshowedtheemissionloadings．
2结果与分析2.1冻融干扰下2种林分土壤渗漏液DOM含量的变化由图2可以看出，冻融强度和土壤湿度均显著影响2种林分土壤渗漏液DOC和DON含量，其影响程度随冻融循环次数变化而变化．在高土壤湿度下，随着冻融循环次数增加，2种林分森林土壤渗漏液DOC和DON含量呈减少趋势，尤其是WBF土壤渗漏液DOC含量的降低更显著．然而，在低和中湿度下，次生白桦林土壤渗漏液DOC和DON含量均随冻融循环次数增加而增加，尤其是在中湿度下达到显著水平．在中湿度下，低强度冻融处理阔叶红松混交林土壤渗漏液DOC和DON含量均随冻融循环次数增加而显著降低，而低湿度下，低强度冻融处理阔叶红松混交林土壤渗漏液DON含量随冻融循环次数增加而显著增加．对于低湿度下高强度冻融处理，阔叶红松混交林土壤渗漏液DOC和DON含量，在经历7次冻融循环后达到最高;而中湿度下高强度冻融处理，两者均随冻融循环次数无明显变化．在不考虑冻融强度和冻融循环次数影响下，2种林分土壤渗漏液DOC含量均值呈现低湿度＞高湿度＞中湿度，尤其是次生白桦林土壤更显著;阔叶红松混交林土壤渗漏液DON含量均值呈现高湿度＞中湿度，次生白桦林土壤渗漏液DON含量均值呈现低湿度显著高于中湿度和高湿度的趋势．在不考虑土壤湿度和冻融循环次数影响下，高强度冻融下阔叶红松混交林土壤渗漏液DOC含量均值显著高于图2冻融干扰下2种林分土壤渗漏液DOC和DON含量Fig．2DOCandDONcontentsinthesoilleachatesoftwoforestsunderfreeze-thawdisturbance．BKPF:阔叶红松混交林BroadleafandKoreanpinemixedforest;WBF:白桦林White
扰下温带森林土壤渗漏液DOC和DON含量随冻融强度、冻融循环次数、土壤湿度以及不同林分而发生变化．2.2冻融干扰下2种林分土壤渗漏液DOM三维荧光光谱特征对216个土壤渗漏液的三维荧光光谱进行PAＲAFAC分析，3个组分的分类方式通过了半分析法的验证，并解释了所有数据变异的99．6%．由于4次取样土壤渗漏液三维荧光光谱特征具有相似性，以21次冻融循环后土壤渗漏液三维荧光光谱为例，分析冻融强度和土壤湿度对2种林分土壤渗漏液DOM三维荧光光谱特征的影响．由图3可以看出，在相同湿度和冻融强度处理下，阔叶红松混交林土壤渗漏液DOM的三维荧光强度低于次生白桦林土壤．在不考虑冻融强度影响时，经历21次冻融循环后2种林分土壤渗漏液DOM的三维荧光光谱强度多数呈现低湿度处理最强，高湿度与中湿度处理相近，尤其是次生白桦林土壤更明显．在不考虑土壤湿度影响时，冻融强度对2种林分土壤渗漏液DOM的荧光强度多数呈现－10/10处理最大．2.3冻融干扰下2种林分土壤渗漏液DOM的3组分含量变化由图4可以看出，不考虑土壤湿度、冻融强度及冻融循环次数的影响，次生白桦林土壤渗漏液DOM的3组分含量多数高于阔叶红松混交林土壤．除7次冻融循环后阔叶红松混交林土壤渗漏液DOM组分3外，土壤湿度均显著影响2种林分土壤渗漏液DOM的3组分含量，其影响程度均随冻融循环次数不同而显著改变．不同冻融强度处理阔叶红松混交林土壤渗漏液DOM组分1和组分2含量均值，在经历1、14和21次冻融循环后低湿度下最大，7次冻融循环后中湿度最大;组分3含量均值在经历1
【参考文献】：
期刊论文
[1]长白山阔叶红松林不同演替阶段土壤团聚体粒径组成及有机碳含量变化[J]. 郑兴波,张雪,韩士杰. 应用生态学报. 2019(05)
[2]温带森林土壤渗漏液DOM含量与组分及光谱特性[J]. 苗敏,吴浩浩,韩琳,傅平青,徐星凯. 环境科学与技术. 2018(12)
[3]冻融作用对土壤物理、化学和生物学性质影响的研究进展[J]. 韩露,万忠梅,孙赫阳. 土壤通报. 2018(03)
[4]环滇池土壤溶解性有机质（DOM）的光谱特征及来源分析[J]. 李帅东,姜泉良,黎烨,吴亚林,江俊武,黄涛,杨浩,黄昌春. 光谱学与光谱分析. 2017(05)
[5]胶州湾滨海湿地土壤溶解性有机质的三维荧光特性[J]. 訾园园,孔范龙,郗敏,李悦,杨玲. 应用生态学报. 2016(12)
[6]Effects of freezing intensity on soil solution nitrogen and microbial biomass nitrogen in an alpine grassland ecosystem on the Tibetan Plateau,China[J]. YANG Zhaoping,GAO Jixi,YANG Meng,SUN Zhizhong. Journal of Arid Land. 2016(05)
[7]更新方式对亚热带森林土壤溶液可溶性有机质数量及化学结构的影响[J]. 元晓春,林伟盛,蒲晓婷,杨智榕,郑蔚,陈岳民,杨玉盛. 应用生态学报. 2016(06)
[8]冻融作用对土壤中溶解性有机物的光谱学特性的影响[J]. 薛爽,王茜,仇付国,刘强,徐苏南,姜磊,陈静. 环境科学学报. 2016(05)
[9]冻融对长白山森林土壤碳氮矿化的影响[J]. 贾国晶,周永斌,代力民,周旺明. 生态环境学报. 2012(04)
[10]冻融作用对土壤有机碳库及微生物的影响研究进展[J]. 王娇月,宋长春,王宪伟,王丽丽. 冰川冻土. 2011(02)
本文编号：3547695
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