温带森林土壤有机碳特征初步研究

作     者：赵山山 

作者单位：东北林业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：崔晓阳

授予年度：2013年

学科分类：09[农学] 0903[农学-农业资源与环境] 

主      题：温带 有机碳组分 长白山 小兴安岭 森林类型 

摘      要：对森林土壤有机碳的研究是控制全球气候变化的一项重要工作。本文选择温带地区长白山和小兴安岭三种典型森林类型：针叶林、针阔混交林和次生阔叶林土壤为研究对象,通过研究森林类型对土壤颗粒有机碳、轻组有机碳和重组有机碳分布特征的影响,揭示温带森林土壤有机碳分布对不同演替阶段森林类型的响应,并初步探讨了森林土壤有机碳的稳定性分级组成。主要结果如下： 1.长白山和小兴安岭不同森林类型土壤有机碳含量都随土壤发生层深度增加而降低。长白山地区森林土壤,腐殖质表层All层与亚表层A12层含量变化趋势相同,即针阔混交林针叶林次生阔叶林。小兴安岭地区土壤,腐殖质表层A11层含量为针阔混交林次生阔叶林针叶林,腐殖质亚表层A12有机碳含量为针阔混交林针叶林次生阔叶林,3种林分间差异均不显著。 2.长白山和小兴安岭森林不同林型土壤中颗粒组分含量都在A1l层较高。不同林型颗粒有机碳表层浓度均高于亚表层。颗粒有机碳的分配比与土壤有机碳含量具有显著的正相关关系(P针阔混交林阔叶林,小兴安岭针阔混交林针叶林阔叶林,结果表明次生阔叶林颗粒有机碳分配比最低,此时土壤有机碳的稳定性降低,原生针叶林颗粒有机碳稳定性最高。在森林演替过程中,针阔混交林土壤中颗粒有机碳部分较其他演替阶段含量高,森林系统在进化过程中,土壤结构发生变化,直接影响颗粒组分的质量和数量,针阔混交林处于演替中期,此时土壤层的吸碳能力强,在受到自然因素和人类活动的影响后,土壤颗粒有机碳中分解的部分就越多。长白山原生针叶林样地颗粒组分比例和有机碳含量均高于小兴安岭以人工落叶松为主的针叶林样地,因此,原生稳定的森林系统稳定性强于次生林,减少对原生林区的破坏能够更加有效的强化森林生态系统的固碳作用。 3.长白山森林土壤不同林型轻组有机碳含量针阔混交林与阔叶林表层均显著高于次表层,针叶林表层与亚表层则差异不显著。土壤中轻组组分质量比例在All高于A12层。小兴安岭森林土壤不同林型轻组有机碳含量针叶林与针阔混交林表层均显著高于次表层,阔叶林表层与亚表层则差异不显著,与颗粒有机碳显著性相同。长白山各林型表层浓度均高于亚表层,小兴安岭针叶林和阔叶林亚表层浓度高于表层,表明小兴安岭针叶林和阔叶林土壤淋溶作用显著,轻组组分质量高,且外界环境变化对表层的影响大于亚表层,轻组有机碳的分配比与土壤有机碳含量具有显著的正相关关系。长白山和小兴安岭林型均表现出针阔混交林中轻组有机碳对土壤总有机碳的贡献率高,且趋势相同：针阔混交林针叶林次生阔叶林,表明轻组组分在针阔混交林中稳定性最低,之后随着演替进行而稳定性增加。影响小兴安岭针叶林和阔叶林中轻组有机碳含量的直接因素是轻组组分的数量而非质量,与影响长白山针叶林颗粒组分浓度直接原因不同,土壤组分的数量和质量均能影响组分中有机碳含量。 4.长白山森林土壤不同林型表层和亚表层重组有机碳含量各个林型之间差异均不显著。重组有机碳含量阔叶林表层显著高于亚表层。土壤中重组组分质量比例在A11层高于A12层。土壤亚表层重组物质含量均高于表层,表层重组物质含量大小顺序为针叶林阔叶林针阔混交林。亚表层顺序为阔叶林针阔混交林针叶林。小兴安岭森林土壤不同林型A11层与A12层重组有机碳含量针叶林与阔叶林表层均显著高于次表层,针阔混交林表层与亚表层则差异不显著。土壤亚表层重组物质含量均高于表层,表明亚表层土壤有机碳稳定性高于表层,针阔混交林土壤稳定性最低。土壤中的重组组分是土壤中的稳定性组分,受到土壤颗粒的保护作用较强。重组有机碳的分配比与土壤有机碳含量具有显著的正相关关系,重组有机碳的分配比与土壤有机碳含量具有显著的正相关关系,相关系数均高于轻组有机碳的分配比,重组有机碳重组碳素的分配比较高亦决定了土壤总有机碳稳定性的强度高低,长白山和小兴安岭重组组分碳素在不同林型的分配变化趋势相同：阔叶林针叶林针阔混交林。所以,森林类型的转变过程中,土壤有机碳的固碳能力也会发生变化,针阔混交林阶段土壤固碳能力最低,随演替进行固碳能力也会更强。 5.综合比较各个林型,针叶林表层和亚表层颗粒碳和重组碳浓度都与相应的全土有机碳浓度具有显著的相关关系,且颗粒碳与重组碳相关关系也呈显著,表层轻组相关系数高于亚表层,重组组分浓度在不同土层相关系数都不显著,亚表层重组碳素的积累作用更明显。