小兴安岭原始阔叶红松林和枫桦次生林土壤有机碳库的比较研究

发布时间：2017-10-17 01:00

  本文关键词：小兴安岭原始阔叶红松林和枫桦次生林土壤有机碳库的比较研究

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【摘要】：土壤是森林生态系统中重要的组成部分,土壤有机碳储量是大气碳储量的两倍还多,每年地下生态系统的碳排放量是石油等化石燃料燃烧排放CO2量的十倍还多。因此,有效固定土壤有机碳使土壤有机碳库达到平衡状态是近年来科学家亟待解决的难题,探究土地利用变化和全球变化等环境因子对土壤有机碳库、氮素的影响对深入理解森林生态系统碳平衡有着重要的意义。本研究以空间代替时间的方法选取了小兴安岭地区原始阔叶红松林和枫桦次生林两种不同群落类型土壤,并进行土壤有机碳(SOC)、土壤全氮(TN)、土壤微生物量碳(MBC)等理化性质分析,并结合室内活性有机碳培养实验,建立三库一级动力学模型,分析两种群落类型土壤有机碳及其活性碳库、缓效性碳库、惰性碳库分解特征,研究结果表明：(1)两种群落类型SOC、TN含量都随着深度的加深而逐渐减小,两种群落类型的SOC含量在10-20 cm层差异较显著(P0.05),而其他三层差异不显著(P0.05)。两种群落类型不同深度土壤TN差异极显著(P0.01)。原始林10-20 cm层MBC含量高于次生林14.96-19.97%。通过相关性分析可以看出,SOC含量与TN、土壤水分含量(Ws)、MBC呈正相关的关系,与土壤容重(BD)呈显著负相关。两种群落类型的总土壤有机碳密度(SOCD)含量差异不显著(P0.05),但10-20 cm层SOCD差异显著(P0.05)。(2)通过对两种群落类型的SOC,土壤有机碳分解速率,平均驻留时间(MRT)等参数进行模型分析,结果表明,两种群落类型,原始林土壤活性碳库(Ca)大小为0.15-1.82g.kg-1,占总SOC库的百分比在1.11-2.63%之间,其MRT在7-12 d之间；土壤缓效性有机碳库(Cs)为7.67-35.35 g·kg-1,占SOC百分比在51.10-72.08%,其MRT在4-14 a之间；土壤惰效性有机碳(Cr)为2.82-32.00 g·kg-1之间,占SOC百分比在26.50-46.26%之间,MRT为191 a。次生林土壤活性碳库(Ca)大小为0.11-1.14 g·kg-1,占总SOC库的百分比在0.64-1.83%之间,其MRT在7-20 d之间；土壤缓效性有机碳库(Cs)为8.80-39.18g.kg-1,占SOC百分比在61.98-80.69%,其MRT在7-18 a之间；土壤惰效性有机碳(Cr)为1.95-21.97 g-kg-1之间,占SOC百分比在17.89-36.32%之间,其MRT为191 a。SOC分解前期呼吸速率较快(1-4 d),可高达106.17-195.56 mg·kg-1·d-1,中后期(44-91 d)土壤呼吸释放CO2速率下降较平稳最终达到稳定值1.01-29.44 mg·kg-1·d-1。综上所述,原始林的活性有机碳库较次生林高,在实验初期土壤有机质分解速率较次生林快。原始林惰效性和缓效性有机碳含量较高说明该群落类型土壤总有机碳库较次生林稳定。
【关键词】：小兴安岭 土壤有机碳库 土壤氮库 土壤微生物量碳
【学位授予单位】：东北林业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S714.2
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 1 绪论8-15
• 1.1 研究背景8-9
• 1.2 森林演替和森林利用变化对土壤有机碳库的影响9
• 1.3 土壤微生物量碳与土壤有机碳库变化的关系9-10
• 1.4 土壤有机碳分解动态建模的研究概况10-12
• 1.4.1 CENTURY模型10-11
• 1.4.2 ROTHC模型11
• 1.4.3 DNDC模型11-12
• 1.4.4 DAISY模型12
• 1.5 国内外研究现状及存在问题12-13
• 1.6 研究目的与意义13-14
• 1.7 研究内容14
• 1.8 技术路线图14-15
• 2 研究地概况及研究方法15-21
• 2.1 研究地自然地理条件及样地概况15-16
• 2.1.1 研究地自然地理条件15
• 2.1.2 样地概况和取样方法15-16
• 2.2 土壤有机碳的研究方法16-17
• 2.2.1 结果计算16-17
• 2.3 土壤有机碳密度的计算17
• 2.4 土壤容重及含水率的测定17
• 2.5 土壤有机碳库大小及周转时间的测定方法17-19
• 2.5.1 土壤有机碳培养实验17-18
• 2.5.2 土壤活性碳库和缓效性碳库拟合18-19
• 2.5.3 酸水解法测定惰效性碳库19
• 2.6 土壤微生物量碳的测定方法19-20
• 2.6.1 氯仿熏蒸浸提法19
• 2.6.2 重铬酸钾外加热法测定液体有机质含量19-20
• 2.7 分析方法20-21
• 3 两种群落类型土壤有机碳库的比较21-29
• 3.1 两种群落类型土壤有机碳含量垂直分布特性21
• 3.2 两种群落类型土壤全氮含量垂直分布特性21-22
• 3.3 两种群落类型土壤有机碳密度比较22-23
• 3.4 两种群落类型土壤微生物碳含量垂直分布特性及其与土壤有机碳含量的关系23-25
• 3.5 数据分析25-26
• 3.6 小结与讨论26-29
• 3.6.1 土壤有机碳含量的影响因素26-28
• 3.6.2 本章小结28-29
• 4 两种群落类型土壤SOC活性碳库、缓效性碳库、惰效性碳库大小及分解动态的比较29-39
• 4.1 不同群落类型土壤SOC活性库、缓效性库、惰效性碳库大小及周转29-30
• 4.2 土壤有机碳分解动态30-36
• 4.2.1 两种群落类型相同土壤深度的土壤有机碳分解特征30-32
• 4.2.2 两种群落类型土壤有机碳分解速率垂直分布特征32-35
• 4.2.3 两种群落类型土壤有机碳积累矿化量比较35-36
• 4.3 小结与讨论36-39
• 4.3.1 土壤有机碳三库大小及其周转特性36-37
• 4.3.2 群落类型对土壤有机碳分解的影响37-38
• 4.3.3 土壤有机碳分解的垂直分布38-39
• 结论与展望39-41
• 参考文献41-47
• 攻读学位期间发表的学术论文47-48
• 致谢48-49

【参考文献】

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本文编号：1045875