大兴安岭高寒区重度火烧迹地土壤生境质量及其演变

发布时间：2020-09-15 17:46

　　重度林火导致大面积森林资源遭受破坏,在造成经济损失的同时,对森林土壤的质量也产生严重影响。本文以2010年大兴安岭特大火灾为研究背景,在3年的研究期内,通过对森林土壤生境因子的调查和分析,深入研究了重度火烧基地土壤各生境因子、土壤生境质量、土壤生境障碍的演变以及与植被恢复的关系,为恢复大兴安岭火烧迹地森林生态系统提供理论依据。具体的研究结果如下：一、土壤生境因子及其演变：重度林火发生后,火烧迹地内枯落物层被焚毁,在研究期内未得到恢复；土壤午间均温、土壤密度、代换性盐基离子、土壤铵态氮、硝态氮、有效磷和土壤pH值显著升高(p0.01),分别比对照样地高203%、22.5%、52.2%、482%、470%、232%、14.2%；土壤含水率、水稳性团聚体、土壤有机质、土壤微生物量碳显著下降(p0.01),分别比对照样地低33.60%、10.0%、23.6%、69.24%。经过3年的恢复,土壤午间均温、水稳性团聚体、土壤有机质、代换性盐基离子、土壤铵态氮、土壤pH值逐年下降,分别下降了39.3%、41.6%、18.4%、22.1%、73.0%、7.59%,但仍显著高于或低于对照样地(p0.01)；土壤含水率、土壤密度、硝态氮、土壤微生物量碳逐年上升,分别上升了32.90%、23.4%、74.4%、111%,但仍显著高于或低于对照样地(p0.01)；土壤有效磷则先升后降,显著高于对照样地(p0.01)。二、土壤生境质量及其演变：(1)重度林火对土壤各生境因子植被支持力(隶属度值)均产生较大影响,其中,对土壤午间温度、土壤水分、土壤铵态氮、水稳性团聚体、有机质、微生物量碳等生境因子产生不利于植被生长繁殖的负影响,对地表枯落物层、代换性盐基离子、硝态氮、有效磷、土壤pH值、土壤密度等生境因子产生有利于植被生长繁殖的正影响。经过3年的恢复,土壤温度、土壤水分、土壤铵态氮、微生物量碳等生境因子对植被生长繁殖的支持力逐渐恢复,但水稳性团聚体、有机质等生境因子对植被生长繁殖的支持力则持续下降。(2)本研究应用三种方法计算土壤生境质量指数(SQI),评价结果显示：无论哪种分析对象,三种评价结果都呈现相同的演变趋势,即土壤生境质量指数随时间逐渐增高,植被支持力逐渐增强。相比SQI1、SQI2, SQI3计算结果更小,因为改进加权综合法更加突出限制因子在评价中的极端作用。(3)在重度火烧迹地内,午间温度、土壤含水率、铵态氮、代换性盐基和土壤微生物量碳等因子与当年及后期植被恢复情况显著相关(p0.05)或极显著相关(p0.01),对植被恢复有显著的影响。土壤密度、水稳性团聚体、土壤有机质等因子并非所有年份对植被恢复类型有显著相关性,但总体上与植被恢复仍有较大影响。(4)在重度火烧迹地内,土壤生境质量指数与植被恢复状况的关系均具有显著相关性,其中与乔木为实生的植被恢复状况相关系数最大,表明土壤生境质量对植被恢复具有非常积极的促进作用,尤其对乔木为实生的植被恢复具有更好的促进效果。三、土壤生境障碍及其演变：(1)在自然状态下,枯落物厚度、中等酸度构成了重要的障碍性因子,影响了植被的更新、生长和维持。在火烧迹地内,火烧后的土壤温度、土壤含水率成为最重要的障碍性因子,严重影响了在火烧迹地内植被的更新、生长和维持；铵态氮的毒害作用也有显现,但对植被影响较小。(2)本研究采用两种方法计算土壤生境障碍指数(SOI),评价结果显示：无论哪种评价方法,SOI1、SOI2两种评价结果都呈现相同的演变趋势,即土壤生境障碍指数随时间逐渐增高,到2013年,火烧迹地生境障碍指数显著高于对照样地,对植被生长繁殖的障碍性降低。相比SOI1,SOI2计算结果更小,因为基于最大限制因子叠加指数法更加突出最大限制因子在评价中的极端作用。(3)在重度火烧迹地内,植被恢复情况与植被更新障碍和酸性障碍没有显著关联性(p0.05),对植被的恢复影响较小。植被恢复情况与当年的高温障碍、干旱障碍和铵态氮毒害障碍因子显著相关(p0.05)或极显著相关(p0.01),表明植被在恢复过程中与高温障碍、干旱障碍和铵态氮毒害作用影响较大。(4)在重度火烧迹地内,SOI1和S012均与当年植被恢复情况显著正相关(p0.05)或极显著正相关(p0.01),即土壤综合障碍指数值越小(障碍性越大),植被恢复情况越差,土壤综合障碍指数值越大(障碍性越小),植被恢复情况越好。植被的恢复情况也与往年土壤综合障碍指数显著正相关(p0.05)或极显著正相关(p0.01),表明由各障碍因子综合体现的土壤综合障碍指数对植被的恢复有较长影响。
【学位单位】：东北林业大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2015
【中图分类】：S762;S714

【参考文献】