间伐对马尾松人工林土壤氧化亚氮释放通量的影响

【摘要】：本研究以南京市溧水区林场实施不同间伐强度9年后的29年生马尾松(Pinus massoniana Lamb.)人工林为研究对象,采用静态箱-气相色谱法,探讨了不同间伐强度(对照CK:0%;弱度LIT约:25%;中度MIT约:45%;强度HIT约:65%)下的土壤氧化亚氮(N_2O)释放通量及活性氮库和反硝化酶活性等影响因素的变化。研究表明:(1)马尾松人工林土壤N_2O的释放通量存在明显的季节特征,在生长季中期(7、8月份)出现排放峰值,释放通量达到377.231 ug·m-2·h-1,生长季末期(9、10月份)生长季初期(4、5、6月份)非生长季(11、12、1月份),释放通量依次为150.498 ug·m-2·h-1、51.803 ug·m-2·h-1、12.170 ug·m-2·h-1。间伐对土壤N_2O的释放通量有一定的影响。与对照样地相比,弱度间伐和中度间伐分别降低了N_2O释放量的51.49%和40.41%;强度间伐则增加了N_2O的释放通量,是对照地的2倍左右。N_2O年平均释放通量对间伐强度的响应表现为:强度间伐(255.042 ug·m-2·h-1)对照样地(124.223 ug·m-2·h-1)中度间伐(74.208 ug·m-2·h-1)弱度间伐(60.135 ug·m-2·h-1);年释放总量对间伐强度的响应表现为:强度间伐(18.878 kg·hm-2)对照样地(9.351kg·hm-2)中度间伐(5.572 kg·hm-2)弱度间伐(4.536 kg·hm-2)。(2)间伐对土壤的活性氮组分影响有一定的季节性差异,年平均水平上,与对照样地相比,强度间伐会显著(P0.05)降低土壤可溶性有机氮的(DON)含量;各种间伐强度均显著(P0.05)增加土壤微生物生物量氮(MBN)的含量,中度间伐的提升效果最为明显,提高70%以上;弱度和强度间伐显著(P0.05)增加土壤的铵态氮含量,中度间伐土壤的铵态氮含量显著(P0.05)降低;各种间伐强度均显著(P0.05)降低土壤的硝态氮含量。土壤反硝化酶对间伐强度的响应因季节而异。春季,三种间伐强度均显著(P0.05)降低了硝酸还原酶(Nitrate reductase,NR)和亚硝酸还原酶(Nitrite reductase,NiR)的活性,显著(P0.05)提高了羟胺还原酶(Hydroxylamine reductase,HyR)的活性;夏季和秋季,间伐显著(P0.05)提高了NR和NiR的活性,降低了HyR的活性,中度间伐的NR和NIR活性最高;冬季,间伐对反硝化酶的影响无明显规律。(3)土壤N_2O的释放通量与0-5cm土壤温度(T5)、0-10cm土壤含水率(Swc10)及有效氮(NH4+-N和NO3--N)含量显著相关(P0.05),与T5、Swc10、NH4+-N正相关,与NO3--N负相关。反硝化酶对N_2O的生成过程有一定的指示作用,N_2O在生长季的中期和末期主要以硝化作用生成释放为主。强度间伐在生长季的三个时期均提高了硝化作用强度,因而提高了N_2O的释放通量;弱度和中度间伐在初期降低了反硝化作用强度,中期和末期,降低了硝化作用强度,从而降低了土壤N_2O的释放通量;非生长季温度为N_2O释放的限制因子,随着间伐强度的增大而降低。综上所述,马尾松人工林土壤作为N_2O的排放源,弱度和中度间伐能有效降低土壤N_2O的释放通量。为减少N_2O的排放,对29年生的马尾松人工林实施25%的间伐强度较为适宜。在以后的森林经营过程中,实施适当的间伐强度尤为重要。