兴安落叶松林火烧迹地土壤理化性质驱动因子

作     者：韩懂懂 杨光 邸雪颖 李兆国 HAN Dongdong;YANG Guang;DI Xueying;LI Zhaoguo

作者机构：东北林业大学林学院森林生态系统可持续经营教育部重点实验室哈尔滨150040 

出 版 物：《生态学报》 (Acta Ecologica Sinica)

年 卷 期：2023年第43卷第21期

页      面：8727-8738页

核心收录：

学科分类：09[农学] 0903[农学-农业资源与环境] 090301[农学-土壤学] 

基　　金：国家自然科学基金项目(31870644) 

主　　题：火烈度 兴安落叶松 植被 地形 土壤理化性质 

摘      要：探索火烧迹地土壤理化性质的驱动因子是解释生态系统响应火干扰机制的重要组成部分。旨在分析兴安落叶松林火烧迹地土壤理化性质的决定因子,深入认识火干扰在北方森林生态系统所扮演的角色,为北方森林火烧迹地火后恢复、林业可持续发展提供科学支持和理论依据。以过火后1 a的兴安落叶松林火烧迹地为研究对象,设置了不同火烈度和立地条件的火烧迹地及对照研究样地共计35块。在每个研究样地记录了树种、胸径、存活状态等乔木数据,测量了坡向、坡位、坡度、海拔等地形数据,利用植被变化情况量化了火烈度。分别采集了0—5 cm和5—10 cm的土壤样品并测定其9种理化指标,对比了过火与未过火样地这些土壤理化指标的差异。然后,分析了各土壤理化指标与火烈度量化结果的关联趋势,比较了火烈度、地形和乔木因子对火烧迹地土壤理化性质的影响程度。与对照样地相比,火干扰提升了土壤理化指标观测值的离散程度,显著提高了0—5 cm土壤含水率(MC)(P0.05)和5—10 cm土壤MC、总氮(TN)、总有机碳(TOC)含量(P0.05)。土壤理化性质与火烈度有明显关联趋势的并不多,观察到0—5 cm土壤MC随火烈度指数的增加而减少,0—5 cm土壤无机氮与5—10 cm土层土壤pH、速效钾(AK)、铵态氮(NH_(4)^(+)-N)随火烈度指数的增大而增大。相关分析表明,地形因子与火烧迹地土壤理化性质关联程度较高,坡位、坡度、坡向与土壤吸湿含水率(HMC)、MC、硝态氮(NO_(3)^(-)-N)和5—10 cm土壤总氮(TN)、总有机碳(TOC)均呈显著负相关(P0.05),而与土壤AK、pH、NH_(4)^(+)-N和有效磷(AP)则以正相关为主,其中坡度与0—5 cm土壤AK、pH、NH_(4)^(+)-N和AP均呈极显著的正相关(P0.01)。方差分解分析结果表明,对照样地土壤理化指标的变异主要由乔木因子和地形因子共同解释,但在火烧迹地,乔木因子总解释比例降低了,而地形因子单独解释的比例增加了,两者对于土壤理化指标变异的共同解释比例大幅降低了。火干扰能够提升地形对土壤理化性质的影响程度。地形是火烧迹地土壤理化性质差异的主导因子,其影响较火烈度更为深刻,因此,当火烈度相同但地形不同时,火干扰引发的生态系统响应可能不同。所以,地形的主导作用可能是导致在不同区域研究火烈度与土壤理化性质的关系得出不同结果与结论的重要原因之一。