小兴安岭两种森林类型土壤有机碳矿化特征

摘要

原始阔叶红松林和阔叶次生林是小兴安岭林区的两种代表性森林类型，揭示二者土壤有机碳库的大小及周转特征，对了解区域碳循环具重要意义。本研究采用室内培养法研究了两种森林类型土壤有机碳的矿化速率和矿化量，用三库一级动力学模型对有机碳各库进行拟合，并探讨了土壤易矿化有机碳的季节变化规律及其与土壤环境因子的关系。结果表明:
　　基于单位质量干土的阔叶次生林土壤有机碳矿化速率和累计矿化量均大于原始红松林，但有机碳累计矿化量占总有机碳的比率小于原始红松林。两种森林类型土壤活性碳库和缓效碳库都随土层加深而减小，其占总有机碳的比例增加。尽管阔叶次生林土壤活性和缓效碳库均大于原始红松林，但其占总有机碳的比例却都小于原始红松林，而土壤惰性碳库及比例均大于原始红松林，说明阔叶次生林土壤有机碳整体上更稳定。
　　温度升高不仅增加土壤有机碳矿化速率，还可改变土壤有机碳库的大小。土壤活性碳库及其占总有机碳的比例随温度升高而线性增加，缓效碳库则因此而降低。原始红松林土壤活性碳随温度的增速大于阔叶次生林，提示原始红松林土壤有机碳库对温度变化反应更敏感。
　　土壤活性碳库MRT为19～24 d，缓效碳库MRT为7～42 a。土壤活性碳库MRT随土壤层次的加深而缩短，而缓效碳库MRT则随土壤层次的加深而延长。土壤活性碳库MRT对培养温度升高的响应不甚明显，但缓效碳库MRT随培养温度升高而大幅度缩短。阔叶次生林与原始红松林相比，土壤活性碳库、缓效碳库的MRT尚看不出一致的显著性差异。
　　两种森林类型土壤有机碳培养矿化速率和Cm季节变化趋势一致，在0～5 cm土层随季节推进而减小，在5～10 cm土层未表现出明显的季节差异;C1在0～5 cm土层和5～10cm土层的变化范围分别为42.92～92.18 mg·kg-1、19.23～32.95 mg·kg-1，C0在0～5 cm土层和5～10 cm土层的变化范围分别为863.92～3957.15 mg·kg-1、434.15～865.79 mg·kg-1，C1和C0均随季节推进而减小。两种森林类型土壤C0/SOC在0～5 cm土层和5～10 cm土层的变化范围分别为0.74％～2.78％、1.11％～1.84％。C0/SOC随季节推进而减小，提示从春季至秋季土壤有机碳总体上趋向稳定。相关性分析表明，土壤Cm和C0与原位土壤湿度、热水浸提碳水化合物呈极显著正相关(p＜0.01)，而与原位土壤温度、冷水浸提碳水化合物无显著相关关系(p＞0.05)。分析认为土壤有机碳矿化季节动态受土壤环境因素及活性碳组分等综合作用的影响。

目录

摘要

1 绪论

1．1 研究意义

1．2 研究方法

1．2．1 原位测定法

1．2．2 室内培养法

1．3 国内外研究进展

1．4 研究内容及技术路线

1．4．1 主要研究内容

1．4．2 技术路线

2 样地与方法

2．1 研究区自然概况

2．1．1 地理位置

2．1．2 气候条件

2．1．3 植被条件

2．1．4 土壤类型

2．2 样地设置

2．3 实验方法

2．3．1 不同温度下土壤有机碳矿化特征

2．3．2 土壤有机碳矿化季节变化特征

2．4 数据处理

2．4．1 土壤有机碳矿化CO2释放量的计算

2．4．2 土壤有机碳库的拟合

2．4．3 土壤潜在可矿化碳的拟合

2．4．4 数据分析

3 小兴安岭两种森林土壤有机碳库及周转

3．1 结果分析

3．1．1 两种森林类型土壤有机碳矿化速率

3．1．2 两种森林类型土壤有机碳累计矿化量

3．1．3 两种森林类型土壤有机碳库大小及周转

3．2 讨论

3．3 本章小结

4 小兴安岭两种森林土壤有机碳矿化季节变化特征

4．1 结果分析

4．1．1 两种森林类型土壤有机碳矿化速率季节动态

4．1．2 两种森林类型土壤有机碳累计矿化量的季节变化

4．1．3 两种森林类型土壤潜在可矿化碳的季节变化

4．1．4 土壤水浸提碳水化合物的季节变化

4．1．5 土壤有机碳矿化季节变化的影响因子

4．2 讨论

4．3 本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢

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