过火后森林土壤黑碳的分布格局特征研究

论文摘要

黑碳是生物质或化石燃料不完全燃烧所形成的一类特殊产物,由于黑碳具有高度芳香化结构,使黑碳具有较高的生物化学惰性和热稳定性,经过长期缓慢的的土壤有机碳库循环变化后,在沉积物中黑碳仍大量存在。为研究火烧后森林土壤黑碳的分布特征,在福建省建阳市3个镇8个村按不同火烧时间、不同火烧频率、不同火烧强度进行样地设计,在每个样地按上、中、下坡采集土样,调查、记录每个样地海拔和坡向等环境因子及林分生长因子,并通过资源建档材料查阅每一样地的火烧前基本情况,在分析测定的基础上研究不同火烧时间、不同火烧频率、不同火烧强度等对土壤黑碳分布特征的影响。1、火烧对森林土壤黑碳分布格局的影响在采集的发生过火烧的森林土壤中,010 cm层有机碳质含量和黑碳含量都达到40%以上,1020 cm层有机碳含量和黑碳含量达到30%以上。说明土壤有机碳和黑碳主要集中在表土层和亚表土层中。2、不同火烧时间对森林土壤黑碳的分布特征的影响在采集的发生过火烧的森林土壤中, 1990年发生过火烧的森林土壤、1995年发生过火烧的森林土壤和2000年发生过火烧的森林土壤黑碳质量分数的平均值分别为9.00 g·kg-1、7.76g·kg-1和7.76g·kg-1。2004年发生过火烧的森林土壤和2008年发生过火烧的森林土壤黑碳质量分数的平均值分别为5.27g·kg-1和9.43g·kg-1。说明森林土壤黑碳含量在1990年到2000年间逐渐减少,从2000年后到2008年又逐增加。3、不同火烧强度对森林土壤黑碳的分布特征的影响在采集的火烧过的森林土壤中,1995年火烧过的森林土壤中,黑碳含量是火烧面积越小黑碳质量分数越大;而2000年、2004年和2008年火烧过的森林土壤中,黑碳含量是火烧面积越大黑碳质量分数越大。4、不同火烧频率对森林土壤黑碳的分布特征的影响重复两次火烧的黑碳质量分数平均值值为9.82 g·kg-1。发生过一次火烧的黑碳质量分数平均值为5.85 g·kg-1。说明重复火烧后森林土壤黑碳含量有所增加。5、环境因子对森林土壤黑碳的分布特征的影响海拔为150200 m、200250 m、250300 m和300350 m的火烧过的森林土壤黑碳质量分数三层的平均值分别为5.24 g·kg-1,6.80 g·kg-1,7.98 g·kg-1和4.34 g·kg-1;坡度为4050°的发生过火烧的森林土壤黑碳质量分数是坡度为1020°、2030°和3040°的发生过火烧的森林土壤的23倍;火烧后森林土壤黑碳质量分数在东南西北四个方向上分别为7.51 g·kg-1、5.55 g·kg-1、6.67 g·kg-1和6.77 g·kg-1,差异不大;火烧后森林土壤的上坡、中坡和下坡的黑碳质量分数分别为5.84 g·kg-1、6.46 g·kg-1和7.51 g·kg-1,依次增大。6、火烧后森林土壤黑碳与各因子的相关性森林土壤黑碳质量分数与火烧面积、火烧频率、火烧发生时间、样地海拔、样地坡度和样地坡向呈正相关关系,其中火烧频率和样地坡度达到显著相关关系,相关系数分别为0.36和0.39。土壤黑碳质量分数与样地坡位呈负相关关系,相关系数为-0.02。7、森林土壤黑碳对森林土壤总有机碳贡献在采集的所有土样中,火烧过的森林土壤在010 cm、1020 cm和2030 cm层黑碳的质量分数的平均值分别为9.57 g·kg-1、6.42 g·kg-1和3.97 g·kg-1,火烧后黑碳质量分数占土壤有机碳质量分数的比例010 cm、1020 cm和2030 cm层分别为37%、36%和29%;未发生过火烧的森林土壤在010 cm、1020 cm和2030 cm层的黑碳质量分数的平均值分别为5.64 g·kg-1、4.67 g·kg-1和2.92 g·kg-1,未火烧地黑碳质量分数占土壤有机碳质量分数的比例010 cm、1020 cm和2030 cm分别为39%、37%和33%。说明是否火烧对土壤黑碳质量分数占土壤有机碳质量分数的比例影响不大。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 前言
• 1.1 黑碳的形成与降解
• 1.1.1 黑碳的形成
• 1.1.2 黑碳的降解
• 1.2 黑碳的研究进展
• 1.3 土壤黑碳的影响因素
• 1.3.1 火烧对土壤黑碳的影响
• 1.3.2 土地利用方式对土壤黑碳的影响
• 1.3.3 施肥对土壤黑碳的影响
• 1.3.4 不同发育母质对土壤黑碳的影响
• 1.3.5 人为活动对土壤黑碳的影响
• 1.4 森林土壤碳库的生态效应
• 1.5 火烧对森林土壤碳储量的影响
• 1.6 黑碳研究意义
• 2 样地设计及研究方法
• 2.1 样地概况
• 2.2 资料来源
• 2.3 试验设计
• 2.4 主要仪器及测定方法
• 2.4.1 土壤总有机碳的测定
• 2.4.2 土壤黑碳的测定
• 2.5 数据分析
• 3 结果与分析
• 3.1 火烧后森林土壤黑碳的分布
• 3.1.1 火烧对森林土壤黑碳含量的影响
• 3.1.2 火烧对森林土壤黑碳分布特征的影响
• 3.1.3 火烧对森林土壤黑碳水平分布特征的影响
• 3.1.4 火烧后森林土壤黑碳垂直分布特征
• 3.2 不同火烧条件对森林土壤黑碳分布的影响
• 3.2.1 火烧时间对森林土壤黑碳分布的影响
• 3.2.2 火烧强度对森林土壤黑碳分布的影响
• 3.2.3 火烧频率对森林土壤黑碳分布的影响
• 3.3 火烧地地形因子对森林土壤黑碳分布的影响
• 3.3.1 海拔对森林土壤黑碳分布的影响
• 3.3.2 坡度对森林土壤黑碳分布的影响
• 3.3.3 坡向对森林土壤黑碳分布的影响
• 3.3.4 坡位对森林土壤黑碳分布的影响
• 3.4 土壤黑碳含量与环境之间关系分析
• 3.5 影响土壤黑碳含量因子的主成分分析
• 3.6 土壤黑碳与有机碳的关系分析
• 3.6.1 土壤黑碳对土壤总有机碳贡献分析
• 3.6.2 森林土壤有机碳含量和黑碳的含量关系
• 4 结论与讨论
• 4.1 结论
• 4.1.1 火烧对森林土壤黑碳含量的影响
• 4.1.2 火烧后森林土壤有机碳和黑碳分布特征
• 4.1.3 不同因子对森林土壤黑碳分布的影响
• 4.1.4 响森林土壤黑碳的主要环境因子
• 4.1.5 林土壤黑碳对总有机碳的贡献
• 4.1.6 林土壤有机碳和黑碳的含量关系
• 4.2 讨论
• 4.2.1 火烧对森林土壤黑碳分布特征的影响
• 4.2.2 土壤黑碳含量的误差来源
• 4.2.3 火烧对土壤性质和养分结构影响的不确定性
• 4.2.4 未森林火灾释放黑碳的讨论
• 参考文献
• 致谢