亚热带三种森林类型土壤呼吸及其组分对模拟氮沉降的响应

发布时间：2020-07-05 12:58

【摘要】：土壤呼吸(68-75×1015 g C yr-1)是全球碳循环的一个重要环节,是被植物固定的碳返回大气的主要途径之一。由于人类活动增加,全球变化(如,氮沉降的改变)引起的土壤二氧化碳释放量的改变(即使是微量变化)有潜在的可能改变大气二氧化碳积累和全球碳收支平衡。现有研究中虽然进行了一定数量的模拟氮沉降对土壤呼吸的研究,但多集中于农田和人工林,而对天然林的研究较少。本研究选择亚热带3个演替阶段森林类型:马尾松(Pinus massonianaa)-石栎(Lithocarpus glaber)针阔混交林、南酸枣(Choerospondias axillaris)落叶阔叶林和石栎(L.glabe)-青冈(Cyclobalaanopis glauca)常绿阔叶林为研究对象,对林内土壤进行不同水平的施氮或对照处理:对照CK(Okg·hm-2 ·yr-1),低氮LN(50kg.hm-2·yr-1),高氮HN(100kg·hm-2·yr-1),并同时在每个处理水平下设置切根组和对照组,旨在研究不同演替阶段的三个林分内土壤呼吸及其组分对模拟氮沉降的不同响应及土壤呼吸组分在不同氮沉降水平下的表现差异,为各种碳循环和碳储量的预测及模拟模型的构建建立基础。主要结果如下:(1)在对照组中,土壤总呼吸分别是:南酸枣3.91μmol·m-2·s-1马尾松2.84μmol·m-2·s-1青冈 2.79μmol·m-2·s-1。施氮对三个林分的土壤总呼吸影响不同,马尾松林内在LN、HN水平下分别下降了 24%、20%(p0.05),南酸枣林在LN水平下得到促进,HN抑制,但效果不显著。青冈林土壤呼吸在各水平间总体变化不大,在LN水平下略微降低。(2)土壤微生物呼吸对总呼吸的贡献率为59%-90%。施氮对根呼吸和微生物呼吸的影响模式不一致:马尾松林对模拟氮沉降最敏感,在马尾松林内,LN水平下根呼吸受抑制程度比微生物呼吸大,HN水平下,微生物呼吸受到显著的抑制而根呼吸有促进的趋势;南酸枣林内,根呼吸随施氮浓度增加受到越强的抑制,而微生物呼吸在LN水平下有显著的促进作用,但是在HN水平下促进作用减弱(p0.05);在青冈林内,根呼吸在施氮条件下体现促进作用,而微生物呼吸主要受到抑制,但是所有作用都很微弱。(3)本研究中温湿度对土壤呼吸的决定系数R2在0.196-0.502之间,Q10值变化范围为1.189-2.181,并且总体上施氮降低了土壤呼吸对温度的敏感度。在测量区间内,样地最高温出现在8月,平均气温为27.63℃,最低出现在12月平均为10.9℃。湿度最高值出现在6月为0.30,最低值在10月为0.12。土壤总呼吸季节变化全年呈单峰曲线但与温度变化不一致。对照组中马尾松、南酸枣林的土壤总呼吸最高点出现在6月,分别为4.173μmol·m-2·s-1,6.653μmol·m-2·s-1。青冈土壤总呼吸最高点出现在8月,为4.663μmol·m-2·s-1。去根处理的微生物呼吸季节动态与总呼吸一致,并且,施加氮肥没有改变土壤总呼吸和微生物呼吸的季节动态。而根呼吸季节动态均不显著(p0.05),但南酸枣对照组根呼吸呈现6月和8月呼吸速率较高的趋势。(4)南酸枣林与青冈林总呼吸分别对微生物氮均值和10cm微生物碳以及它们的交互作用(MBNm*MBC10)进行回归分析,得南酸枣林R2=0.66(p0.05)、青冈林R2=0.72(p0.01),马尾松微生物呼吸与微生物氮(MBN)呈显著负相关(r=-0.73,p0.05)。在所有三个林分中,根呼吸与细根生物量没有显著的相关性。
【学位授予单位】：中南林业科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：S714
【图文】：

２研究材料与方法逡逑２．１研究地概况逡逑研究地位于湖南省长沙县路口镇大山冲森林公园，同时也是一个国有林场逡逑（２８°２３，５８＂邋－邋２８°２４＇邋５８ｒ，邋Ｎ，邋１１３°１７，４６＂邋－１１３°１９，０８＂邋Ｅ）（图邋２．１），处于幕阜山逡逑余脉西缘的湘中丘陵区，低山丘陵地貌，海拔为５５邋ｍ邋－邋２６０邋ｍ。气候类型为中逡逑亚热带东南季风气候，年均气温为１６．６邋°Ｃ－邋１７．６邋°Ｃ，１月最低气温达到－１１°Ｃ，逡逑７月最高温度达到４０°Ｃ。雨季集中于４月和８月之间，年均降雨量为１４１２邋ｍｍ－逡逑１５５９邋ｍｍ。土壤为板岩和页岩发育而成的红壤土［６９１。其原生植被大都遭受到不逡逑同程度的破坏。目前的主要森林类型为经过几十年的封山育林，及人为栽种形逡逑成的大面积的人工林群落及多种天然树种群落组成的次生林。研究区地带性植逡逑被为亚热带常绿阔叶林，同时残留有小面积天然林群落，是中亚热带低山丘陵逡逑地区森林植物群落的典型代表１６９１。逡逑＼逦逦邋ｌＥｉｉｒｉＢ＊逡逑

尽量呈九宫格排列（根据实际情况有所改变），每个小样方进行不同逡逑水平的施氮或对照处理：对照ＣＫ邋（０ｋｇ＿ｈｍ—２邋？ｙｒ＿１邋），低氮ＬＮ（５０ｋｇ＿ｈｒｒｆ２邋７ｒ＿ｌ邋），高逡逑氮ＨＮＧＯＯｋｇ．ｈｎ＾邋．ｙｆ１），每种处理有三个重复（图２．２）。逡逑５５邋４１逡逑５４逦２６逡逑２４逡逑图２．２样地设置逡逑Ｆｉｇ．２．２邋Ｐｌｏｔ邋ｓｅｔｔｉｎｇ逡逑在每个小样方内，随机选取三个点布置直径为２０ｃｍ，高８ｃｍ的ＰＶＣ环用逡逑于测定总呼吸。另选三个点选作去根组，挖ｌｍＸｌｍ的壕沟，深挖到挖不动并逡逑看不见根为止。将根斩断后，用0．0３８ｍｍ尼龙网（阻止根生长的同时微生物和逡逑水分可自由通过）围住后用原土回填

本文编号：2742636