火烧干扰对大兴安岭落叶松苔草湿地生态系统碳储量的影响

摘要

湿地是地球上水陆相互作用形成的独特生态系统，因其环境稳定、具有保护物种基因及资源利用的功能，因而在世界自然保护大纲中，湿地与森林、海洋一起并列为全球三大生态系统。而火烧干扰在湿地生态系统的发展和演化过程中扮演着重要的角色。因而本研究以火干扰频发的寒温带大兴安岭为研究区，以该区典型森林湿地兴安落叶松修氏苔草沼泽为研究对象，通过对比分析不同火烧干扰强度（未火烧、轻度火烧、重度火烧）下植被碳储量、凋落物碳储量、土壤碳储量及净初级生产力的变化，揭示火烧干扰对森林湿地生态系统碳储量及其固碳能力的短期影响规律，以便为定量评价火烧对森林湿地生态系统碳储量的影响提供依据。结果表明:
　　(1)大兴安岭天然落叶松苔草沼泽湿地的植被碳储量为62.92±12.31tC·hm-2，轻、重度火烧样地的植被碳储量分别为62.57±8.27tC·hm-2和2.94±0.61tC·hm-2。轻度火烧干扰使其有所降低但不显著（0.6％或0.35tC·hm-2），重度火烧干扰则使其显著降低（95.3％或60.0tC·hm-2），呈现出随火烧强度加大而递减的变化规律性。
　　(2)大兴安岭天然落叶松苔草沼泽湿地的凋落物碳储量为3.45±0.96tC·hm-2，轻度火烧和重度火烧样地凋落物碳储量依次为2.32±0.88和1.48±0.66tC·hm-2。轻度火烧干扰使其降低但不显著（32.8％或1.13tC·hm-2），重度火烧干扰则使其显著降低(57.1％或1.97tC·hm-2)，也呈现出随火烧强度加大而递减的变化规律性。
　　(3)大兴安岭天然落叶松苔草沼泽湿地的土壤碳储量为230.9±5.3tC·hm-2，轻度、重度火烧样地的土壤碳储量依次为154.6±12.3tC·hm-2、163.3±28.6tC·hm-2，轻度火烧干扰与重度火烧干扰均显著降低了其土壤碳储量(33.0％或76.3tC·hm-2和29.3％或67.6tC·hm-2)，且两者的影响程度相近。
　　(4)大兴安岭天然落叶松苔草沼泽湿地的生态系统碳储量为297.27±25.83tC·hm-2，轻、重度火烧样地的生态系统碳储量为219.49±13.89tC·hm-2和167.72±25.09tC·hm-2，轻度火烧干扰使其降低但不显著（26.2％或77.78tC·hm-2），重度火烧干扰却使其降低显著（43.6％或129.55tC·hm-2）。其影响机制为:轻度火烧干扰仅显著降低了其土壤碳储量，而重度火烧干扰则显著降低了其植被碳储量、凋落物碳储量和土壤碳储量，结果导致重度火烧对湿地生态系统碳储量的影响程度大于轻度火烧。
　　(5)大兴安岭落叶松苔草沼泽湿地未火烧、轻度火烧、重度火烧样地的植被净初级生产力与年净固碳量依次为5.7±2.62、8.47±2.69、4.44±1.44t·hm-2·a-1和2.71±1.43、3.68±1.17、1.66±0.31t·C·hm-2·a-1。轻度火烧干扰提高了其植被净初级生产力(48.6％或2.77t·hm-2·a-1)和年净固碳量（35.8％或0.79t·C·hm-2·a-1），重度火烧则降低了其净初级生产力（22.1％或1.26t·hm-2·a-1）和年净固碳量（38.8％或1.05t·C·hm-2·a-1），但两者与对照均无显著差异，两者之间却差异显著。故轻度火烧干扰有助于维持其固碳能力。

目录

摘要

1 绪论

1．1 课题背景

1．2 国内外湿地研究进展

1．2．1 湿地生态系统碳循环研究进展

1．2．2 湿地植被固碳研究进展

1．2．3 湿地土壤碳储量研究进展

1．2．4 湿地的恢复与重建

1．2．5 火烧干扰对湿地的影响

1．2．6 存在问题及趋势

1．3 研究目的和意义

1．4 研究内容

2 研究地概况和研究方法

2．1 研究地概况

2．2 样地设置

2．3 研究方法

2．3．1 乔木层生物量调查

2．3．2 灌木层与草本层生物量调查

2．3．3 凋落物层生物量调查

2．3．4 土壤碳储量调查

2．3．5 净生产力和年净固碳量测定

2．4 样品分析

2．5 数据处理

3 火烧对大兴安岭落叶松苔草沼泽植被碳储量及凋落物碳储量的影响

3．1 火烧对落叶松苔草沼泽植被生物量的影响

3．1．1 火烧对落叶松苔草沼泽乔木层生物量的影响

3．1．2 火烧对落叶松苔草沼泽植被生物量的影响

3．2 火烧对落叶松苔草沼泽植被碳含量的影响

3．3 火烧对落叶松苔草沼泽植被碳储量的影响

3．3．1 火烧对落叶松苔草沼泽乔木层碳储量的影响

3．3．2 火烧对落叶松苔草沼泽植被碳储量的影响

3．4 火烧对大兴安岭落叶松苔草沼泽凋落物碳储量影响

3．4．1 火烧对落叶松苔草沼泽凋落物量的影响

3．4．2 火烧对落叶松苔草沼泽凋落物碳储量的影响

3．5 讨论

3．5．1 火烧对落叶松苔草沼泽植被生物量的影响

3．5．2 火烧对落叶松苔草沼泽植被碳含量的影响

3．5．3 火烧对落叶松苔草沼泽植被碳储量的影响

3．5．4 火烧对落叶松苔草沼泽凋落物碳储量的影响

3．6 本章小结

4 火烧对大兴安岭落叶松苔草沼泽土壤碳储量影响

4．1 火烧对落叶松苔草沼泽土壤容重的影响

4．2 火烧对落叶松苔草土壤碳含量的影响

4．3 火烧对落叶松苔草沼泽土壤碳储量的影响

4．3．1 火烧对落叶松苔草沼泽土壤碳密度的影响

4．3．2 火烧对落叶松苔草沼泽土壤碳储量的影响

4．4 讨论

4．4．1 火烧对落叶松苔草沼泽土壤容重的影响

4．4．2 火烧对落叶松苔草沼泽土壤碳含量的影响

4．4．3 火烧对落叶松苔草沼泽土壤碳密度及碳储量的影响

4．5 本章小结

5 火烧对落叶松苔草沼泽生态系统碳储量及年净固碳量影响

5．1 火烧对落叶松苔草沼泽生态系统碳储量的影响

5．2 火烧对落叶松苔草沼泽植被净初级生产力的影响

5．3 火烧对落叶松苔草沼泽植被年净固碳量的影响

5．4 讨论

5．4．1 火烧对落叶松苔草沼泽生态系统碳储量的影响

5．4．2 火烧对落叶松苔草沼泽植被净初级生产力与年净固碳量的影响

5．5 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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