我国中东部不同气候带森林土壤有机碳氮分布特征研究

摘要

森林土壤，作为陆地上巨大的碳氮储存库，在应对温室气体变化和全球气候变暖问题上，起到至关重要的作用。随着全球温室效应所产生的一连串问题，越来越多的学者投入到对森林土壤碳氮的研究中。另外土壤有机碳和全氮是土壤养分中重要成分，其含量变化会影响土壤肥力和植物的生长发育。
　　本文以寒温带的黑龙江加格达奇、暖温带的山西沁源、北亚热带的湖北神农架、北亚热带的安徽金寨、中亚热带的福建德化等位于不同气候带的森林土壤为研究对象，采集了表层土壤(0-20 cm)样品200个，土壤剖面228个。分析了五个样区的表层土壤和土壤剖面的有机碳和全氮分布特征，探究其与影响因子（年均温、年均降水量、海拔、地形、坡位、林型、土层和土壤类型）的相关性，并借助路径分析对表层土壤和土壤剖面的SOC含量与TN含量、C/N、土壤容重及其他影响因子建模;同时还分析了北亚热带森林土壤碳氮在坡位和林型条件下的分布特征。研究结果表明:
　　(1)各气候带森林表层土壤的SOC含量和TN含量均表现为上坡位＜中坡位＜下坡位，针叶林和针阔混交林低于落叶阔叶林，C/N与坡位为极显著(P＜0.01)相关，并且上坡位的C/N低于中坡位和下坡位;SOC含量和TN含量均与年均温、坡位、林型、土壤容重和土壤类型存在显著(P＜0.05）相关，SOC含量与年均降水量呈显著(P＜0.05)相关，另外SOC含量分别与TN含量和C/N为极显著(P＜0.01)相关;基于路径分析所建构的模型的R2为0.967,且各因子的影响权重依次为:TN含量＞年均降水量＞坡位＞年均温＞C/N=土壤类型＞林型＞容重。
　　(2)各气候带森林土壤剖面的SOC含量和TN含量均表现为A层＞B层＞C层，上坡位＜中坡位和下坡位;SOC含量和TN含量均与年均温、坡位、土层、土壤容重和土壤类型存在显著(P＜0.05）相关，另外TN含量与年均降水量为显著(P＜0.05）相关;而土壤剖面的C/N与年均温、坡位、土层和土壤容重为显著(P＜0.05)相关;路径分析建构的模型的R2为0.980，且各因子对SOC含量的影响权重依次为:TN含量(0.878)＞土层(-0.728)＞坡位(0.333)＞C/N(0.274)＞年均温(-0.122)＞土壤类型(0.037)。其中TN含量的影响值占到全部的37％，而土层占31％，坡位占14％。
　　(3)在北亚热带森林土壤碳氮分布特征研究中，林型和坡位均对SOC和TN均有显著(P＜0.05)影响，SOC和TN含量及贮量均呈现出上坡位＜中坡位＜下坡位，针叶林＞落叶阔叶林＞针阔混交林的趋势;土壤C/N在针阔混交林、落叶阔叶林和对照组草丛均呈现出;上坡位＜中坡位＜下坡位，在针叶林为下坡位＜上坡位＜中坡位的趋势;落叶阔叶林条件下坡位的土壤C/N为18.03，是上坡位(13.36)的1.35倍，是中坡位(12.72)的1.41倍;上坡位和中坡位条件下，土壤C/N在均是针叶林最高，落叶阔叶林和针阔混交林次之，草丛最低，下坡位则是落叶阔叶林＞针阅混交林=针叶林＞草丛＞人工林;同一林型或坡位条件下，土壤C/N均呈现出表层大于深层的趋势，A层和B层的土壤C/N分别是C层土壤C/N的1.07～2.12和1.02～1.81倍。
　　从研究结论来看，森林土壤SOC含量与TN含量的相关性极高;表层土壤和土壤剖面的SOC含量和TN含量所受影响因子权重不一;北亚热带森林土壤碳氮含量受林型和坡位的影响不容忽视;研究结果可以为森林土壤有机碳氮分布特征研究提供参考。

目录

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图表目录

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景与意义

1．2 国内外相关研究进展

1．2．1 土壤有机碳分布研究进展

1．2．2 土壤全氮分布研究进展

1．2．3 土壤有机碳氮的影响因子研究进展

1．3 研究目的

1．4 研究内容

1．5 技术路线

第二章 材料与方法

2．1 研究区概况

2．2 土壤样品采集与处理

2．3 测定方法

2．4 数据处理与分析

第三章 不同气候带森林表层土壤有机碳氮分布特征

3．1 结果分析

3．1．1 表层土壤SOC含量分布特征

3．1．2 表层土壤TN含量分布特征

3．1．3 表层土壤C／N分布特征

3．1．4 表层土壤SOC、TN及土壤C／N的影响因子

3．1．5 表层土壤SOC与影响因子的路径分析

3．2 讨论

3．3 小结

第四章 不同气候带森林土壤剖面有机碳氮分布特征

4．1 结果分析

4．1．1 土壤剖面SOC含量分布特征

4．1．2 土壤剖面TN含量分布特征

4．1．3 土壤剖面C／N分布特征

4．1．4 土壤剖面SOC和TN及土壤C／N的影响因子

4．1．5 土壤剖面SOC与影响因子的路径分析

4．2 讨论

4．3 小结

第五章 北亚热带不同坡位3种林型土壤碳氮分布特征

5．1 结果分析

5．1．1 土壤SOC和TN以及土壤C／N变异的影响因子

5．1．2 坡位对SOC和TN含量的影响

5．1．3 林型对SOC和TN含量的影响

5．1．4 林型和坡位对SOC和TN贮量的影响

5．1．5 林型和坡位对土壤C／N的影响

5．2 讨论

5．3 小结

第六章 结论与展望

6．1 结论

6．2 创新

6．3 展望

参考文献

作者简介

致谢