亚高山不同植被土壤有机碳、氮素及其影响因素研究

发布时间：2018-10-18 10:41

【摘要】：森林土壤活性有机碳是揭示一个区域碳活跃程度的重要指标,也是衡量碳稳定性的重要因素,而土壤有机碳稳定性反映了其抵抗干扰的能力,即反映其“源”或者“汇”的能力。森林土壤氮素与碳之间存在强烈的耦合机制,相互影响,共同决定着森林生态系统碳循环和碳平衡状况。因此,探讨土壤有机碳及氮素组分的变化规律,可解释土壤碳氮库变化对气候变化的响应。本实验选取川西卧龙自然保护区亚高山阴坡沿海拔依次分布的2730～2761 m落叶阔叶林(BF)、2755～2854 m针阔混交林(TF)、3111～3430 m针叶林(CF)、3517～3564 m灌丛(SF)等四种典型植被类型为研究对象,通过常规样方调查和对土壤有机碳及氮素组分及物理化学性质的测定分析,旨在了解：(1)土壤总有机碳、活性有机碳组分、氮素等含量随海拔变化规律及其之间的相互关系；(2)土壤有机碳、氮素组分在不同植被类型下的变化趋势；(3)不同海拔植被类型间土壤有机碳稳定性差异。最终揭示川西亚高山森林土壤碳氮分布特征及其影响因素,为未来气候变化条件下亚高山森林土壤碳氮库预测和评价及碳氮循环的反馈机制提供依据和参考,得到主要研究结论如下：(1)四种植被类型表层(0～20 cm)土壤有机碳平均含量97.99 g/kg,土壤有机碳密度为平均为171.04 t/hm2,两者均表现为沿海拔升高而显著增加的变化趋势,其中有机碳含量增幅变化为先快后慢,TF到CF增幅最大达23%,此外,海拔3111 m以上BF、TF及2854 m以下SF的各两种植被类型间差异不显著,但TF分别与CF、SF呈现显著差异。(2)表层土壤可溶性有机碳平均含量83.41 mg/kg(变幅为59.69-113.89 mg/kg),微生物量碳含量平均为118.96 mg/kg(变幅为82.87～145.19 mg/kg),均随海拔先升高后降低,海拔对其影响显著,TF含量高于其它三种林分。轻组有机碳含量平均为65.58g/kg(变幅为38.17～91.83g/kg、颗粒有机碳含量平均43.18 g/kg(变幅32.24～53.90g/kg)、易氧化有机碳平均含量为34.40 g/kg(变幅26.24～39.91 g/kg),三者含量之间存在显著的线性关系说明活性有机碳来源的类似,分配比例均在30%以上,对土壤有机碳贡献度大,可以作为碳库变化指标,含量与分配比例都随海拔升高而增加。海拔、植被类型、土壤pH是活性有机碳组分的重要影响因素。(3)全氮变幅在5.14～6.18g/kg之间,平均5.45g/kg。碱解氮(432.12 mg/kg)、无机氮(43.59 mg/kg)、可溶性有机氮(13.96 mg/kg).微生物量氮(13.87 mg/kg),总体都随海拔升高呈明显降低趋势,表明海拔是影响氮素组分的重要因素；此外,植被类型、胸径、树干生物量等生物因素对氮素含量影响显著；土壤理化性质也是影响氮素分布的关键因子。(4)微生物量碳氮比受土壤碳氮比影响显著,两者均受海拔、植被类型影响明显,呈现随海拔升高而增加的变化趋势,表现为BF、TF分别与CF、SF呈现显著差异。微生物量碳氮比、土壤碳氮比与活性有机碳、氮组分在海拔上显著相关,说明碳氮之间交互影响明显；而不同植被间显著性存在差异,说明不同植被下土壤的碳氮耦合响应不同。(5)对四种植被类型表层土壤有机碳的相对稳定性评价结果为：BF植被土壤稳定性最高,SF稳定性最低,依次为SFCFTFBF。说明海拔越高,有机碳稳定性越低,高海拔灌丛生态系统土壤碳活跃度大,在未来气候变暖的条件下,有可能从现在碳“汇”转变为碳“源”。综上：研究区域表层土壤有机碳储量大,碳库质量高,显著高于全国平均水平,是我国重要的碳库储存区,是重要的潜在碳“源”,但其活性有机碳库分配比例偏高,土壤稳定性偏低。以植被(类别、胸径、树干生物量等)为代表的生物因素和以海拔、土壤pH等为代表的非生物因素是影响其含量和分布的重要因子。森林土壤碳氮通过一定的耦合机制相互影响,共同决定森林土壤碳库的变化趋势。
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【学位授予单位】：四川农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S153.6

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