宝天曼森林凋落物分解与土壤呼吸特征研究
发布时间：2020-10-10 07:16
全球变暖是人类目前生存面临的最严峻环境问题,温室气体大量排放是造成全球变暖的主要原因。凋落物分解和土壤呼吸作为二氧化碳气体的主要排放途径,对全球气候变化有重要意义。然而,对于凋落物分解和土壤呼吸的机理、控制因子等问题还存在许多不确定性和争议。因此,本研究调查了中国暖温带天然林叶凋落物分解动态和土壤呼吸特征规律,选取了当地的优势树种,包括锐齿栎林、华山松／锐齿栎混交林、短柄袍林和栓皮栎林四种不同林分类型以及锐齿栎林的三个不同年龄序列(分别是40年、80年和约160年)为研究对象。凋落物分解采用分解袋的方法,土壤呼吸采用Li-Cor-8100土壤碳通量红外气体分析仪法,研究了(1)不同林型不同年龄序列森林生态系统叶凋落物分解及调控因子；(2)不同分解时期的凋落物和土壤动物对分解速率的影响；(3)不同林分类型土壤呼吸季节动态及控制因子；(4)锐齿栎林不同年龄序列不同组分土壤呼吸差异。本项研究的主要目的是了解该森林生态系统凋落物分解和土壤呼吸的时空动态、影响因子,旨在为该区的碳循环提供理论依据。论文主要研究结果如下：(1)凋落物分解速率在不同林分类型间存在显著差异,而在年龄序列中差异不显著。分解常数k值的范围从锐齿栎林的0.62到栓皮栎林的0.56。本研究中的凋落物互换实验表明凋落物在原位的分解速率比移位后的分解速率平均低5%。通过路径模型分析得出,酸不溶残留物与氮的比值(AUR/N)、土壤pH、土壤有机碳(SOC)和土壤微生物生物量碳(MBC)是该区叶凋落物分解速率的最主要调控因子,共同解释了分解常数的57.8%；且酸不溶残留物与氮的比值(AUR/N)对凋落物分解常数k值有最强的负效应。说明凋落物化学质量是影响该区凋落物分解的首要因子,而样地土壤特性是调控分解速率的第二大因子。(2)叶凋落物分解在不同处理下(新鲜凋落物、已分解凋落物、新鲜+已分解凋落物混合物)存在显著差异。新鲜凋落物的分解速率最快,而已分解凋落物的分解速率最慢,且分解速率的差异主要与凋落物的化学质量显著相关。通过线性回归分析得出,凋落物初始氮浓度(%N)、凋落物碳氮比(C/NLitter)和灰分浓度(%Ash)是导致分解速率差异的主要因素,且C/NLitter和%Ash共同解释了变量的91.9%。土壤动物对凋落物分解速率影响的实验中,仅添加樟脑球处理后的凋落物分解速率显著低于未放置樟脑球的处理。(3)林分类型土壤呼吸速率与土壤温度季节动态一致,呈单峰曲线,且土壤呼吸速率与5cm土壤温度呈显著(p0.001)的指数式正相关。土壤温度可以解释87.76%-99.07%的土壤呼吸变异,这可以由相对高的温度有助于促进土壤生物活性来解释。混交林的土壤呼吸温度敏感性显著高于锐齿栎林和栓皮栎林,这可能与细根生物量、植物季节性效应以及土壤湿度等因素有关。土壤养分含量、土壤特性、细根生物量和微生物生物量在一定程度上影响着该森林生态系统累积土壤呼吸通量。(4)锐齿栎林三个年龄序列(40年、80年和约160年)以及不同组分的土壤呼吸速率都表现出明显的单峰型季节动态。这是由于温度变化影响土壤生物活性引起的,5cm土壤温度可以解释87.63%-97.91%的土壤呼吸变化。土壤呼吸不同组分在林龄间无明显差异,可能与林龄间土壤特性、森林生产力、微环境条件等相差不大有关。加倍凋落物的累计土壤呼吸通量显著(p0.05)高于对照、断根和去除凋落物处理的累积呼吸量,说明增加凋落物输入为土壤提供了更丰富的养分,有利于激发土壤微生物活性。锐齿栎林累计土壤呼吸通量与土壤有机碳(SOC)、细根生物量(FR)和微生物呼吸(MR)也显著相关。
【学位单位】：北京林业大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2015
【中图分类】：S714
【部分图文】：
３．邋３．邋２．凋落物分解时间格局和凋落物化学质量动态逡逑四种林分类型和锐齿栎三个年龄序列的调落物分解趋势均相似：凋落物质量剩余逡逑量在第一年快速的减少，在剩余的研究时期内以较慢的速率保持线性下降（图３－１）。逡逑在实验的第一年平均有４０％的初始调落物通过分解周转。逡逑调落物分解速率在不同林分类型间存在显著差异，而在锐齿栎不同年龄序列间差逡逑异不显著（表３－３）。凋落物分解率在锐齿栎林和栓皮栋林间差异最显著，且分解常数逡逑／ｆｃ值和分解９５％所需时间ＴＣ．９５在这两种类型间的差异均大于１０％？逡逑＿落物分解过程中氮元素动态在不同林分类型中表现出显著差异（ｐ＜０．０５），但在逡逑锐齿栋不同年龄序列中无差异（图３－２）。锐齿栋林和短柄袍林有相似的氮动态：初始快逡逑速下降，后随着分解时间以较慢的速率线性下降。与这两个林分相对的是栓皮栋林，逡逑在调落物分解的第一年显示了氮元素的积累特征
ａｇｅ邋ｃｌａｓｓ邋ｉｎ邋Ｑ．邋ａｌｉｅｎａ邋ｆｏｒｅｓｔ邋（ｂ）．邋Ｖｅｒｔｉｃａｌ邋ｂａｒｓ邋ｉｎｄｉｃａｔｅ邋ｏｎｅ邋ｓｔａｎｄａｒｄ邋ｅｒｒｏｒｓ邋ｏｆ邋ｍｅａｎｓ邋（ｎ邋＝邋３）．逡逑调落物分解中的ＡＵＲ动态不论在林分类型还是锐齿栋年龄序列间均表现出与时逡逑间的线性函数关系（图３－３）。随分解时间增加ＡＵＲ含量逐渐减少，并且ＡＵＲ在锐齿逡逑栎林的下降速率显著＜邋０．０５）快于其它三个林型（图３－３）。逡逑分解过程中调落物Ｃ／Ｎｍｔｅｒ在不同林分类型间存在显著差异（ｐ＜邋０．０５）。锐齿栋林逡逑和短柄袍林的Ｃ／Ｎｍｔｅｒ含量均在分解前期上升然后随时间下降；而在混交林和栓皮栋逡逑林中，Ｃ／Ｎｉｉ？ｅｒ含量在分解第一年快速下降，随后逐步保持一个平稳状态，大概范围在逡逑２５－３０邋间（图邋３－４）。逡逑２７逡逑
逑调落物ＡＵＲ／Ｎ在林分类型间高度不一致，而在锐齿栋不同年龄序列间只存在轻逡逑微变化（图３－５）。混交林和栓皮栋林的ＡＵＲ／Ｎ值随时间缓慢减少，而锐齿栋林和短柄逡逑抱林的ＡＵＲ／Ｎ值在分解初期有一个增加随后逐渐下降，到实验结束时与另外两个林逡逑分达到相同的水平。逡逑４０邋逦逡逑ａ．森林类型逡逑锐齿栋林逡逑Ｕ．——混交林逡逑Ｚ邋ｔ短柄袍林逡逑＾邋０逦栓皮c×皱义希煎危猓癯蓁萘皱义希保板澹澹矗板迥晟义稀铮澹福澳晟
本文编号：2834902
【学位单位】：北京林业大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2015
【中图分类】：S714
【部分图文】：
３．邋３．邋２．凋落物分解时间格局和凋落物化学质量动态逡逑四种林分类型和锐齿栎三个年龄序列的调落物分解趋势均相似：凋落物质量剩余逡逑量在第一年快速的减少，在剩余的研究时期内以较慢的速率保持线性下降（图３－１）。逡逑在实验的第一年平均有４０％的初始调落物通过分解周转。逡逑调落物分解速率在不同林分类型间存在显著差异，而在锐齿栎不同年龄序列间差逡逑异不显著（表３－３）。凋落物分解率在锐齿栎林和栓皮栋林间差异最显著，且分解常数逡逑／ｆｃ值和分解９５％所需时间ＴＣ．９５在这两种类型间的差异均大于１０％？逡逑＿落物分解过程中氮元素动态在不同林分类型中表现出显著差异（ｐ＜０．０５），但在逡逑锐齿栋不同年龄序列中无差异（图３－２）。锐齿栋林和短柄袍林有相似的氮动态：初始快逡逑速下降，后随着分解时间以较慢的速率线性下降。与这两个林分相对的是栓皮栋林，逡逑在调落物分解的第一年显示了氮元素的积累特征
ａｇｅ邋ｃｌａｓｓ邋ｉｎ邋Ｑ．邋ａｌｉｅｎａ邋ｆｏｒｅｓｔ邋（ｂ）．邋Ｖｅｒｔｉｃａｌ邋ｂａｒｓ邋ｉｎｄｉｃａｔｅ邋ｏｎｅ邋ｓｔａｎｄａｒｄ邋ｅｒｒｏｒｓ邋ｏｆ邋ｍｅａｎｓ邋（ｎ邋＝邋３）．逡逑调落物分解中的ＡＵＲ动态不论在林分类型还是锐齿栋年龄序列间均表现出与时逡逑间的线性函数关系（图３－３）。随分解时间增加ＡＵＲ含量逐渐减少，并且ＡＵＲ在锐齿逡逑栎林的下降速率显著＜邋０．０５）快于其它三个林型（图３－３）。逡逑分解过程中调落物Ｃ／Ｎｍｔｅｒ在不同林分类型间存在显著差异（ｐ＜邋０．０５）。锐齿栋林逡逑和短柄袍林的Ｃ／Ｎｍｔｅｒ含量均在分解前期上升然后随时间下降；而在混交林和栓皮栋逡逑林中，Ｃ／Ｎｉｉ？ｅｒ含量在分解第一年快速下降，随后逐步保持一个平稳状态，大概范围在逡逑２５－３０邋间（图邋３－４）。逡逑２７逡逑
逑调落物ＡＵＲ／Ｎ在林分类型间高度不一致，而在锐齿栋不同年龄序列间只存在轻逡逑微变化（图３－５）。混交林和栓皮栋林的ＡＵＲ／Ｎ值随时间缓慢减少，而锐齿栋林和短柄逡逑抱林的ＡＵＲ／Ｎ值在分解初期有一个增加随后逐渐下降，到实验结束时与另外两个林逡逑分达到相同的水平。逡逑４０邋逦逡逑ａ．森林类型逡逑锐齿栋林逡逑Ｕ．——混交林逡逑Ｚ邋ｔ短柄袍林逡逑＾邋０逦栓皮c×皱义希煎危猓癯蓁萘皱义希保板澹澹矗板迥晟义稀铮澹福澳晟
本文编号：2834902
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