本研究选择落叶松人工林为研究对象,研究中国东北地区一个固定样地和四组年代序列样地(包括159块二级样地),测定土壤有机碳、全氮、碱解氮、可溶性碳、pH、电导率、容重以及有效硅,并估算落叶松人工林生态系统的碳汇功能。得出以下主要结论: 1)落叶松林全年净生态系统交换量NEE在263～264 gC·m-2,生态系统呼吸RE在718～725 gC·m-2,总初级生产力GEP在981～989 gC·m-2。不同时间段环境因子变化对净生态系统交换量的影响存在差异,下午(12:00—24:00)净生态系统交换量NEE对饱和蒸汽压亏缺VPD的变化反应较上午(0:00—12:00)迟钝;上午光能利用效率高达0.6284mol·mol-1,是下午的1.14倍；随温度上升,上午净生态系统交换量增加的幅度是下午相应值的1.5倍(气温>15℃)。上述上、下午生态系统光合作用对其环境因子的反应差异,导致了落叶松林90％的生态系统碳汇在上午完成,而下午相同时间内仅完成碳汇总量的10％；上午生态系统生产力占全天的60％,下午占40％,叶片水平发现的上午光合能力明显高于下午3倍的结果支持上述生态系统水平的发现。 2)落叶松生长过程导致表层(0-20cm)土壤有机碳储量显著性增加,土壤碳累积能力在57.9～139.4 g m-2yr-1(平均96.4 g m-2yr-1),土壤容重降低(5.7 mg cm-3yr-1),但土壤pH、电导率、氮含量、有效硅含量和碳氮比没有显著变化。研究白浆土条件下的老山样地时发现,落叶松的生长过程导致白浆化土壤中氮储量损失,减少速率为4.14～4.3g m-2year-1,土壤变酸(0.007-0.022 pH unitsyr-1)并且碳氮比以0.18～0.46year-1的速率增加；但在三组暗棕壤类型的年代序列样地中没发现类似的变化；造林过程中需要采取适当的管理措施来保持土壤肥力,尤其在不太肥沃的白浆化土壤中。东北地区落叶松人工林的土壤碳累积能力占森林总固碳能力的36％,占生态系统生产力的20％,对生态系统的碳平衡非常重要,需要进行长期的观测和持续的研究。 3)在不同的土壤发生层(A、B、C)中,随落叶松的生长A层有机碳含量增加,增加的速率在0.16-0.5 g.kg-1yr-1。但由于土壤容重随落叶松林龄的增长有减少的趋势,在A层的碳储量并没有明显的累积。老山样地白浆土的A层全氮含量降低,损失速率为0.014 g.kg-1yr-1,氮储量以3 g m-2yr-1的速率减少,同时B、C层土壤pH值降低。在三组暗棕壤样地中,土壤氮和PH在落叶松生长过程中均没有显著变化。 A层以上的O层部分,在落叶松林土壤的碳累积过程中起着非常重要的作用。O层有机碳、氮累积速率分别在48.5 g m-2yr-1和0.55 g m-2yr-1。O层表现出碳、氮累积的主要原因是O层的重量(即土壤表层枯枝落叶的累积量)随落叶松的生长而增加,O层重量的增加速率平均为68.6 g m-2yr-1。O层的厚度夜随落叶松的生长显著增加,矿质土壤层的厚度、土壤容重、电导率和有效硅含量均没有显著变化。 4)20-40cm、40-60cm和60-80cm土壤DOC与土壤溶液紫外吸收光谱有显著的相互关系；各个土壤层中的土壤水溶液的官能团组成特性是一致的,都随着波长的增大而减小,并且从400nm波长开始,四个土壤层的土壤水溶液的官能团组成特性没有发生变化。除此以外,DOC在落叶松生成的过程中,其与落叶松的年龄、养分以及土壤电导率都是正相关关系,而与土壤pH和土壤容重是负相关关系,这些结果都显示出DOC的变化不仅影响落叶松的生长还对土壤理化性质有重要的调节作用。
展开▼
