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北京林业大学学报 2020年第3期42卷 1-13页

作者：姜宁牟长城韩丽冬申忠奇东北林业大学生态研究中心黑龙江哈尔滨150040

【目的】气候变暖引起冻土退化将会增加冻土之上湿地的温室气体排放,但有关采伐干扰对冻土湿地温室气体排放有何影响仍不清楚。【方法】运用静态箱-气相色谱,相对生长方程等方法,测定寒温带大兴安岭冻土生境毛赤杨沼泽林4种不同采伐处理... 详细信息

【目的】气候变暖引起冻土退化将会增加冻土之上湿地的温室气体排放,但有关采伐干扰对冻土湿地温室气体排放有何影响仍不清楚。【方法】运用静态箱-气相色谱,相对生长方程等方法,测定寒温带大兴安岭冻土生境毛赤杨沼泽林4种不同采伐处理(对照(D)、轻度择伐15%(Qz)、重度择伐45%(Zz)及皆伐(J))的土壤呼吸年碳排放量(ACE)(CO2和CH4),植被净初级生产力(NPP)与年净固碳量(VNCS)及相关环境因子(土壤温度、水位、化冻深度、土壤碳氮含量、雪被厚度等),依据生态系统净碳收支平衡,揭示采伐干扰对冻土生境毛赤杨沼泽林生态系统碳源/汇的影响规律及其机制。【结果】(1) Zz和J显著降低土壤CH4年均通量(0.008~0.019 mg/(m2·h))52.6%~57.9%,而Qz与对照相近(-10.5%,P>0.05),且其季节动态趋势存在2种类型(D、Qz双峰型-低排放及Zz和J双峰型-低吸收)。(2) Qz、Zz和J显著降低土壤CO2年均通量(103.69~133.65 mg/(m2·h))14.4%~22.4%(P 0.05),Zz和J显著低于D 13.7%~36.9%和14.2%~43.5%(P 毛赤杨沼泽林的碳汇功能已恢复,而皆伐后仍维持碳源,故在湿地碳汇管理中适宜采取择伐而应避免皆伐。

关键词：寒温带大兴安岭非连续冻土区毛赤杨沼泽林碳源/汇采伐影响

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采伐对大兴安岭非连续冻土区毛赤杨沼泽碳源/汇的影响

采伐对大兴安岭非连续冻土区毛赤杨沼泽碳源/汇的影响

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作者：姜宁东北林业大学

学位级别：硕士

气候变暖引起冻土退化将会增加冻土之上湿地的温室气体排放,但有关采伐干扰对冻土湿地温室气体排放有何影响仍不清楚。运用静态箱-气相色谱、相对生长方程等方法,测定寒温带大兴安岭非连续冻土区毛赤杨沼泽林4种不同采伐处理（对照-D、... 详细信息

气候变暖引起冻土退化将会增加冻土之上湿地的温室气体排放,但有关采伐干扰对冻土湿地温室气体排放有何影响仍不清楚。运用静态箱-气相色谱、相对生长方程等方法,测定寒温带大兴安岭非连续冻土区毛赤杨沼泽林4种不同采伐处理（对照-D、轻度择伐15%-QZ、重度择伐45%-Zz及皆伐-J）的土壤呼吸年碳排放量（ACE）（C02和CH4）、植被净初级生产力（NPP）与年净固碳量（VNCS）及相关环境因子（土壤温度、水位、化冻深度、土壤碳氮含量、雪被厚度等）,依据生态系统净碳收支平衡,揭示采伐干扰对冻土生境毛赤杨沼泽林生态系统碳源/汇的影响规律及其机制。研究结果表明:（1）择伐（Qz与Zz）与皆伐均提高了非生长季水位、化冻深度及气温（P＞0.05）;重度择伐与皆伐显著降低了生长季平均水位、雪被厚度（P＜0.05）;轻度择伐、重度择伐和皆伐均显著提高了其个别土壤层土壤温度（P＜0.05）,显著降低了个别土壤层有机碳含量、土壤C/N及土壤含水率（P＜0.05）。（2）土壤CH4年均通量分布在0.008～0.019 mg.m-2h-1之间,重度择伐与皆伐显著降低土壤CH4年均通量52.6%～57.9%（P＜0.05），而轻度择伐与对照相近（-10.5%,P＞0.05）;其季节动态趋势存在2种类型（D、Qz双峰型-低排放及Z2和J双峰型-低吸收）;轻度择伐和重度择伐使其季节分布格局发生改变,由夏＞春≈秋＞冬（D和J）转变为夏＞秋≧春≧冬（Qz）及夏＞春＞秋＞冬（Zz）。（3）土壤CO2年均通量分布在103.69～133.65 mg.m-2Y1之间,轻度择伐、重度择伐、皆伐依次显著低于对照19.0%、14.4%和22.4%（P＜0.05）;其季节动态趋势存在2种类型（D、Qz单峰型-峰值于夏末及Zz和J单峰型-峰值提前于盛夏）;择伐（轻度与重度）与皆伐均使其季节分布格局发生改变,由夏≈秋＞春＞冬（D）转变为秋＞夏＞春＞冬（Qz）及夏＞秋＞春＞冬（Zz2和J）。（4）土壤CH4通量主要受气温、土壤温度、水位、化冻深度及雪被厚度等综合控制。采伐干扰后,择伐（轻度和重度）增加了 CH4通量与深层土壤温度的相关性,重度择伐和皆伐使其与雪被厚度由正相关转化为负相关及与水位由正相关转化为不相关;土壤CO2排放主要受气温、土壤温度、化冻深度、土壤含水量、有机碳含量及C/N的综合控制。采伐干扰后,择伐与皆伐均增加了CO2通量与深层土壤温度的相关性,减少了其与土壤C/N的相关性,但与有机碳含量的相关性有所增减（重度择伐、皆伐增加及轻度择伐减少）。（5）植被净初级生产力（NPP）与年净固碳量（VNCS）分布在5.07～8.83 t.hm-2·a-1和2.10～3.83 tCChm-2·a1之间,呈现随采伐强度增大而递减趋势,轻度择伐与对照相近（9.8%和3.0%,P＞0.05）,重度择伐和皆伐显著低于对照13.7%～36.9%和14.2%~43.5%（P＜0.05）,皆伐又显著低于重度择伐26.9%和34.2%（P＜0.05）。（6）净生态系统碳收支分布在-0.42～1.30 tC.hm-2·a-1之间,对照、轻度择伐、重度择伐均表现为碳的吸收汇（0.50～1.3 tC.hm-2·a-1）,且轻度择伐的汇强显著高于对照和重度择伐1.6倍和1.2倍（P＜0.05）,但皆伐已转化为碳的排放源（-0.42 tC hm-2·a-1，P＜0.05）。因此,大兴安岭非连续冻土区毛赤杨沼泽林择伐8年后,轻度择伐和重度择伐的碳汇功能已恢复,而皆伐后仍维持碳源,故在湿地碳汇管理中适宜采取择伐而应避免皆伐。

关键词：寒温带大兴安岭非连续冻土区毛赤杨沼泽林碳源/汇采伐影响

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