發(fā)布時間：2020-10-10 07:16

　　 全球變暖是人類目前生存面臨的最嚴峻環(huán)境問題,溫室氣體大量排放是造成全球變暖的主要原因。凋落物分解和土壤呼吸作為二氧化碳氣體的主要排放途徑,對全球氣候變化有重要意義。然而,對于凋落物分解和土壤呼吸的機理、控制因子等問題還存在許多不確定性和爭議。因此,本研究調查了中國暖溫帶天然林葉凋落物分解動態(tài)和土壤呼吸特征規(guī)律,選取了當?shù)氐膬?yōu)勢樹種,包括銳齒櫟林、華山松／銳齒櫟混交林、短柄袍林和栓皮櫟林四種不同林分類型以及銳齒櫟林的三個不同年齡序列(分別是40年、80年和約160年)為研究對象。凋落物分解采用分解袋的方法,土壤呼吸采用Li-Cor-8100土壤碳通量紅外氣體分析儀法,研究了(1)不同林型不同年齡序列森林生態(tài)系統(tǒng)葉凋落物分解及調控因子；(2)不同分解時期的凋落物和土壤動物對分解速率的影響；(3)不同林分類型土壤呼吸季節(jié)動態(tài)及控制因子；(4)銳齒櫟林不同年齡序列不同組分土壤呼吸差異。本項研究的主要目的是了解該森林生態(tài)系統(tǒng)凋落物分解和土壤呼吸的時空動態(tài)、影響因子,旨在為該區(qū)的碳循環(huán)提供理論依據(jù)。論文主要研究結果如下：(1)凋落物分解速率在不同林分類型間存在顯著差異,而在年齡序列中差異不顯著。分解常數(shù)k值的范圍從銳齒櫟林的0.62到栓皮櫟林的0.56。本研究中的凋落物互換實驗表明凋落物在原位的分解速率比移位后的分解速率平均低5%。通過路徑模型分析得出,酸不溶殘留物與氮的比值(AUR/N)、土壤pH、土壤有機碳(SOC)和土壤微生物生物量碳(MBC)是該區(qū)葉凋落物分解速率的最主要調控因子,共同解釋了分解常數(shù)的57.8%；且酸不溶殘留物與氮的比值(AUR/N)對凋落物分解常數(shù)k值有最強的負效應。說明凋落物化學質量是影響該區(qū)凋落物分解的首要因子,而樣地土壤特性是調控分解速率的第二大因子。(2)葉凋落物分解在不同處理下(新鮮凋落物、已分解凋落物、新鮮+已分解凋落物混合物)存在顯著差異。新鮮凋落物的分解速率最快,而已分解凋落物的分解速率最慢,且分解速率的差異主要與凋落物的化學質量顯著相關。通過線性回歸分析得出,凋落物初始氮濃度(%N)、凋落物碳氮比(C/NLitter)和灰分濃度(%Ash)是導致分解速率差異的主要因素,且C/NLitter和%Ash共同解釋了變量的91.9%。土壤動物對凋落物分解速率影響的實驗中,僅添加樟腦球處理后的凋落物分解速率顯著低于未放置樟腦球的處理。(3)林分類型土壤呼吸速率與土壤溫度季節(jié)動態(tài)一致,呈單峰曲線,且土壤呼吸速率與5cm土壤溫度呈顯著(p0.001)的指數(shù)式正相關。土壤溫度可以解釋87.76%-99.07%的土壤呼吸變異,這可以由相對高的溫度有助于促進土壤生物活性來解釋�；旖涣值耐寥篮粑鼫囟让舾行燥@著高于銳齒櫟林和栓皮櫟林,這可能與細根生物量、植物季節(jié)性效應以及土壤濕度等因素有關。土壤養(yǎng)分含量、土壤特性、細根生物量和微生物生物量在一定程度上影響著該森林生態(tài)系統(tǒng)累積土壤呼吸通量。(4)銳齒櫟林三個年齡序列(40年、80年和約160年)以及不同組分的土壤呼吸速率都表現(xiàn)出明顯的單峰型季節(jié)動態(tài)。這是由于溫度變化影響土壤生物活性引起的,5cm土壤溫度可以解釋87.63%-97.91%的土壤呼吸變化。土壤呼吸不同組分在林齡間無明顯差異,可能與林齡間土壤特性、森林生產力、微環(huán)境條件等相差不大有關。加倍凋落物的累計土壤呼吸通量顯著(p0.05)高于對照、斷根和去除凋落物處理的累積呼吸量,說明增加凋落物輸入為土壤提供了更豐富的養(yǎng)分,有利于激發(fā)土壤微生物活性。銳齒櫟林累計土壤呼吸通量與土壤有機碳(SOC)、細根生物量(FR)和微生物呼吸(MR)也顯著相關。
【學位單位】：北京林業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位年份】：2015
【中圖分類】：S714
【部分圖文】：

３．邋３．邋２．凋落物分解時間格局和凋落物化學質量動態(tài)逡逑四種林分類型和銳齒櫟三個年齡序列的調落物分解趨勢均相似：凋落物質量剩余逡逑量在第一年快速的減少，在剩余的研究時期內以較慢的速率保持線性下降（圖３－１）。逡逑在實驗的第一年平均有４０％的初始調落物通過分解周轉。逡逑調落物分解速率在不同林分類型間存在顯著差異，而在銳齒櫟不同年齡序列間差逡逑異不顯著（表３－３）。凋落物分解率在銳齒櫟林和栓皮棟林間差異最顯著，且分解常數(shù)逡逑／ｆｃ值和分解９５％所需時間ＴＣ．９５在這兩種類型間的差異均大于１０％？逡逑＿落物分解過程中氮元素動態(tài)在不同林分類型中表現(xiàn)出顯著差異（ｐ＜０．０５），但在逡逑銳齒棟不同年齡序列中無差異（圖３－２）。銳齒棟林和短柄袍林有相似的氮動態(tài)：初始快逡逑速下降，后隨著分解時間以較慢的速率線性下降。與這兩個林分相對的是栓皮棟林，逡逑在調落物分解的第一年顯示了氮元素的積累特征

ａｇｅ邋ｃｌａｓｓ邋ｉｎ邋Ｑ．邋ａｌｉｅｎａ邋ｆｏｒｅｓｔ邋（ｂ）．邋Ｖｅｒｔｉｃａｌ邋ｂａｒｓ邋ｉｎｄｉｃａｔｅ邋ｏｎｅ邋ｓｔａｎｄａｒｄ邋ｅｒｒｏｒｓ邋ｏｆ邋ｍｅａｎｓ邋（ｎ邋＝邋３）．逡逑調落物分解中的ＡＵＲ動態(tài)不論在林分類型還是銳齒棟年齡序列間均表現(xiàn)出與時逡逑間的線性函數(shù)關系（圖３－３）。隨分解時間增加ＡＵＲ含量逐漸減少，并且ＡＵＲ在銳齒逡逑櫟林的下降速率顯著＜邋０．０５）快于其它三個林型（圖３－３）。逡逑分解過程中調落物Ｃ／Ｎｍｔｅｒ在不同林分類型間存在顯著差異（ｐ＜邋０．０５）。銳齒棟林逡逑和短柄袍林的Ｃ／Ｎｍｔｅｒ含量均在分解前期上升然后隨時間下降；而在混交林和栓皮棟逡逑林中，Ｃ／Ｎｉｉ？ｅｒ含量在分解第一年快速下降，隨后逐步保持一個平穩(wěn)狀態(tài)，大概范圍在逡逑２５－３０邋間（圖邋３－４）。逡逑２７逡逑

逑調落物ＡＵＲ／Ｎ在林分類型間高度不一致，而在銳齒棟不同年齡序列間只存在輕逡逑微變化（圖３－５）�；旖涣趾退ㄆ�棟林的ＡＵＲ／Ｎ值隨時間緩慢減少，而銳齒棟林和短柄逡逑抱林的ＡＵＲ／Ｎ值在分解初期有一個增加隨后逐漸下降，到實驗結束時與另外兩個林逡逑分達到相同的水平。逡逑４０邋邐逡逑ａ．森林類型逡逑銳齒棟林逡逑Ｕ．——混交林逡逑Ｚ邋ｔ短柄袍林逡逑＾邋０邐栓皮c×皺義希煎危猓�锐齿栎涟櫫x希保板澹�邋４０邋年生辶x稀�ｅP�－邋８０年生�

本文編號：2834902