不同间伐强度下川西亚高山人工云杉林土壤有机质组分响应的初步研究

论文摘要

陆地生物圈是一个巨大的碳库,尤其是森林生态系统,森林生态系统土壤碳平衡是全球碳循环中极为重要的组分,在缓冲大气CO2浓度升高过程起着不可替代的作用,但存在着巨大的不确定性,而土壤是这种不确定性的主要来源。我国森林生态系统目前在总体上表现为大气的碳汇,并且仍具有较大的碳存贮潜力。随着天然林保护及其它森林生态工程的实施和随之而来的人工幼林面积的迅速扩大,由于落后的营林、管理措施导致人工纯林出现物种多样性低下、土壤退化等生态遗留问题,因此本文以川西亚高山米亚罗林区人工云杉林为研究对象,对不同间伐强度10%（F1）、20%（F2）、30%（F3）、50%（F4）带状抚育间伐和对照林（CK）进行土壤有机质组分的含量和动态变化研究,为合理的间伐抚育措施提供数据支撑和理论依据。通过对不同林地土壤有机碳氮、可溶性有机碳氮、微生物生物量碳氮、易氧化有机碳、土壤碳库管理指数、土壤有机质氧化稳定系数、轻组有机碳、颗粒有机碳氮等含量的测定及其季节变化的研究,结果表明：（1）不同间伐强度人工云杉林0-10cm土层土壤有机碳含量显著高于10-20cm土层(（P<0.05）,各层土壤有机碳含量均以F3林地最高,变化趋势为F3>CK>F4>F1>F2；土壤表层20cm内全氮含量变化为F3>F4>F2>F1>CK；对照林土壤C/N显著高于其他各间伐强度林地,变化趋势为CK>F3>F1>F2>F4。各林地土壤表层有机碳、全氮含量季节变化均以秋季最高。（2）不同间伐强度下各林地间土壤可溶性有机碳、氮含量差异显著（P<0.05）,其中F1、F2、F3、F4林地可溶性有机碳含量分别是CK的0.98、0.93、1.08、0.89倍,以F3林地最高,10-20cm土层可溶性有机碳含量变化范围在16.39～21.04mg/kg之间,各土层土壤可溶性有机碳占有机碳的分配比例在0.69%-0.81%之间；0-10cm和10-20cm土层土壤可溶性有机氮含量其含量变化分别在4.81～5.49mg/kg和4.39～5.03mg/kg之间,各土层土壤可溶性有机氮占土壤全氮的分配比例为1.55%～2.01%,表现为随土层深度的增加其分配比例增大。（3）0-20cm土层内各间伐强度林地土壤微生物生物量碳含量的大小顺序为：CK>F4>F1>F3>F2,不同季节各间伐强度林地均以秋季含量最高,其他季节变化模式有所不同；20cm土层内土壤微生物生物量碳占土壤有机碳的比例变化范围在0.91%～1.16%之间。间伐后各林地土壤微生物生物量碳的周转时间随着间伐强度的增加而增加,CK、F1、F2、F3、F4间伐强度林地的周转率分别为0.45和0.53a-1、0.81和1.00a-1、0.79和0.81a-1、0.56和0.73a-1、0.31和0.42a-1,周转时间分别为2.21和1.88a、1.24和1.00a、1.27和1.23a、1.79和1.38a、3.27和2.37a。（4）土壤活性有机碳,稳定性有机碳的含量、碳库管理指数等因间伐强度的不同有显著差异,在0-20 cm土层中,碳库活度、碳库活度指数、碳库指数和碳库管理指数在不同间伐强度林地间变化基本一致为：F3>CK>F4>F1>F2,且与土壤活性有机碳分配比例的结果一致。（5）不同间伐强度林地在0-10cm土层,土壤颗粒碳组分比例、土壤颗粒有机碳和氮含量、颗粒有机氮比例均以F3林地最高；颗粒有机碳比例、土壤颗粒组分碳在土壤20cm土层内以F4林地最高,F3林地次之；土壤颗粒有机碳季节变化模式与颗粒组分含量碳变化趋势一致,对CK土壤表层20cm内颗粒有机碳平均含量季节变化为POC秋>POC冬>POC春>POC夏,F1、F2、F3和F4林地颗粒有机碳平均含量季节变化模式均为POC冬>POC秋>POC春>POC夏。（6）结果表明SOC与MBC极显著相关（P<0.01,r=0.841）,与ROC相关不显著（P>0.05,r=0.575）；而ROC与MBC显著相关（P<0.05,r=0.798）。ROC与TN显著相关,相关系数为0.824。Kos与ROC和C/N相关系数分别为-0.780和0.777（P<0.05）；与TN相关系数为-0.964；与稳态碳极显著相关（P<0.01,r=0.853）；土壤温度与DOC、DON极显著相关（P<0.01,r=0.752）,与SOC极显著相关,与MBC、POC、ROC显著负相关（P<0.01,r=-0.503、-0.405、-0.501）。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1. 绪言
• 1.1 土壤有机质的来源及组成
• 1.1.1 有机质的来源
• 1.1.2 有机质的组成
• 1.2 土壤有机质的研究
• 1.2.1 土壤有机质外研究历程
• 1.2.2 土壤有机质分组研究
• 1.3 抚育间伐的研究
• 1.3.1 抚育间伐对林分生长的影响研究现状
• 1.3.2 抚育间伐对土壤理化性质的影响研究现状
• 1.4 研究目的与意义
• 2 研究内容与方法
• 2.1 研究区概况
• 2.2 研究方法
• 2.2.1 试验设计
• 2.2.2 土样采集
• 2.2.3 主要指标的测定方法
• 2.2.4 计算公式
• 2.3 数据统计分析
• 3 结果与分析
• 3.1 不同间伐强度对人工云杉林土壤有机质含量的影响研究
• 3.1.1 不同间伐强度下土壤有机碳、氮及C/N的含量
• 3.1.2 不同间伐强度下土壤有机碳的季节变化
• 3.1.3 不同间伐强度下土壤全氮的季节变化
• 3.2 不同间伐强度对人工云杉林土壤可溶性有机质含量的影响研究
• 3.2.1 土壤可溶性有机质的含量
• 3.2.2 土壤可溶性有机碳的季节变化
• 3.2.3 土壤可溶性有机氮的季节变化
• 3.3 不同间伐强度对人工云杉林土壤微生物生物量碳的影响研究
• 3.3.1 土壤微生物生物量碳的含量及其季节变化
• 3.3.2 土壤微生物生物量碳占有机碳的比例
• 3.3.3 土壤微生物生物量碳的周转率
• 3.4 不同间伐强度对土壤有机质氧化稳定性和易氧化碳含量的影响研究
• 3.4.1 土壤有机质氧化稳定性系数的大小
• 3.4.2 土壤活性有机碳及土壤碳库管理指数
• 3.5 不同间伐强度对人工云杉林土壤颗粒有机质含量的影响研究
• 3.5.1 不同间伐强度下土壤颗粒组分的有机碳含量
• 3.5.2 土壤颗粒组分碳和土壤颗粒有机碳含量的季节变化
• 3.5.3 土壤颗粒有机氮含量季节变化
• 3.6 不同间伐强度对人工云杉林土壤轻组有机碳含量的影响
• 3.7 土壤有机质组分之间的相关关系
• 4 结果的讨论
• 4.1 间伐强度对土壤有机质的影响
• 4.2 间伐强度对土壤可溶性有机质的影响
• 4.3 间伐强度对微生物生物量碳及其周转率的影响
• 4.4 间伐强度对土壤氧化稳定性及其碳库管理指数的影响
• 4.5 间伐强度对土壤颗粒有机质的影响
• 4.6 间伐强度对土壤轻组有机质的影响
• 5 结论
• 5.1 主要结论
• 5.2 研究存在的不足
• 参考文献
• 攻读学位期间承担的科研任务与主要成果
• 致谢