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植物残体去除对帽儿山落叶林土壤碳含量和矿化的影响

发布时间:2020-07-04 08:55
【摘要】:植物残体去除处理试验是研究森林土壤碳库变化机制的重要方法之一。以往研究多探讨植物残体去除后森林土壤的净碳变化,而对诸如生态化学计量、土壤物理性质、土壤碳矿化和微生物等相关因素的报道很少,这限制了对土壤碳动态的理解。本研究在2007年在帽儿山温带落叶阔叶林中设置了去除地上凋落物(NL)、去除根系(NR)2个处理,在2016、2017年2年间分别测定土壤养分、土壤含水率、容重、土壤矿化以及土壤微生物生物量。结果表明:(1)在植物残体去除处理中,NL较NR对土壤碳浓度的影响更大。NL和NR处理表层(0~10 cm)土壤碳浓度分别降低15.6%(P0.05)和10.7%(P0.05),0~30 cm 土层加权平均碳浓度分别降低7.9%和4.6%。NL处理表层土壤氮浓度降低10.2%,而NR处理表层土壤磷浓度增加6.6%,因此两种处理均降低了表层土壤的C:P和N:P。标准主轴回归分析表明,2种处理与对照(CK)之间0~30 cm各土层碳、氮、磷浓度的回归斜率均差异显著;土壤碳浓度与土壤含水率、容重的回归截距也差异显著。(2)单位土壤有机碳释放的CO2-C(Rc)均随时间而逐渐降低,但降低速率不同。在矿化初期,NL、NR的Rc与CK呈现显著差异,矿化第1 d NL较CK低15.9%,NR低18.8%;但在矿化后期,NL与CK几乎重合,与NR产生显著差异,而NR与CK相比始终保持较稳定的差异(平均值为20.1±0.9%)。室内培养67 d,NL矿化了有机碳的2.4%(2.37±0.19 mg C02-C g 干土-1),NR 矿化了土壤有机碳的 2.0%(1.96±0.10 mgC02-C g干土-1),CK矿化了土壤有机碳的2.5%(2.67±0.16mgCO2-Cg干土-1),矿化累积百分比NL仅比CK低4.1%(P0.05),而NR比CK低19.9%(P0.05)。NL比NR碳矿化速率高解释了处理9年NL处理土壤碳降低更多的现象。(3)通过对土壤微生物生物量碳(MBC)、土壤可溶性有机碳(DOC)测定,发现NR的MBC、DOC分别比CK降低了 10.6%、12.5%,NL分别降低了 3.5%、9.1%。对比单位微生物生物量碳的碳矿化速率(qC02)、微生物熵(qMBC)和微生物生物量碳、氮、磷比可以发现,NL、NR的qC02均较低,但NL的qMBC较CK高;而NL的MBC:MBN、MBC:MBP比CK显著升高,NR的MBC:MBP显著升高。这说明存在土壤碳循环的负反馈。综上,在10年尺度,NL处理较NR处理对土壤碳库影响更大,而NR通过微生物量的减少和活性有机碳的降低导致矿化速率降低,这种差异不随时间推移而改变;NL对碳矿化速率的降低影响在培养后期活跃性有机碳消耗殆尽后即消失。尽管去除根系可能在更长时间尺度上对土壤碳循环产生较大影响,但是目前土壤碳含量并未大幅减少;NL因碳输入减少、碳输出相对较高的共同作用使得碳含量减少较快。本研究认为凋落物和根系去除均能够影响土壤碳库,它们通过土壤碳、氮、磷生态化学计量,土壤理化性质和微生物代谢调节共同影响土壤碳含量与碳循环。
【学位授予单位】:东北林业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:S714.2
【图文】:

凋落物,处理表,年限,处理效应


综合全球DIRT试验表层土壤数据(表1-1)显示,NL处理效应0?5年基本无显著性逡逑差异;5?20年或差异不显著,或仅有微弱的差异,50年处理处理效应最大,处理时间显逡逑著影响NL效应(图1-la)。而NL绝对变化量(mgf1)整体趋势呈现负指数形式,既随处逡逑理时间的增加,变化逐渐减缓(图l-2b)。Sikfdkiit森林8年间NL处理效应随年限变化逡逑呈现负指数形式[21],也支持随时间延长碳损失逐渐减缓的趋势。因此,NL试验主要受逡逑时间因素的影响。另外,尽管我们没有发现全球数据分析年均温和年降水量有显著影逡逑响,但气候因素也可能对NL效应产生影响。例如,哥斯达黎加热带雨林2年NL导致逡逑表层土壤碳降低了邋26%,很可能是因为气候湿热导致土壤有机碳对NL处理非常敏感逡逑[22],邋H.J.Andrews针叶林10年间产生的处理效应达到了邋38%,也与其年降水量高达逡逑2370邋mm有关[19]。除此之外,样方大小也可能影响处理效应。大样方去除地上凋落物后逡逑根系具有补偿作用

土壤碳,凋落物,土层,土壤有机碳


3.1.1去除植物残体对土壤碳、氮和磷的影响逡逑9年NL和NR处理导致土壤有机碳浓度呈减小趋势,其中0?10邋cm邋土层中2个处逡逑理之间差异显著,且各处理效应随深度增加而逐渐降低(图3-1)。在0?10邋cm邋土层中,逡逑与CK相比,NL邋土壤有机碳浓度显著降低15.6%,NR降低不显著(-10.7%);而10?逡逑20、20?30邋cm邋土层中,2个处理的土壤有机碳浓度均无显著性差异。0?30邋cm邋土层土逡逑壤有机碳浓度的总趋势为NL(44.80逦mg.giCKGSM邋mgf1),NL和逡逑NR分别比CK降低了邋7.9%和4.6%。逡逑土壤氮浓度与土壤有机碳浓度类似,呈CK(5.65邋mg‘g_1)>NR(5.54邋mgfYNUS.M逡逑mg'g—1)趋势。其中0?10邋cm邋土层中,NL较CK显著降低了邋10.2%,NR较CK降低了逡逑5.8%;邋10?20、20?30邋cm邋土层中,处理间差异不显著。逡逑土壤磷浓度的变化与碳、氮不同。0?10邋cm邋土层中,土壤磷浓度在不同处理间呈逡逑NR(1.45邋mg-g-yNLGJS邋mg.g-YCKGi邋mg-g-1)规律

【参考文献】

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本文编号:2740914

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