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《浙江农林大学》 2016年
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天然林转换为人工林后土壤温室气体排放的动态变化

张睿  
【摘要】:森林生态系统是陆地生态系统的重要组成部分,占土土陆地面积的33%,森林土壤土库占土土土壤土储量的40%左右。森林土壤是温室气体重要的排放环或吸收土。土地利用及覆被变化影响了土壤温室气体排放,改变了土土温室气体的收支平衡。森林转换是土地利用变化的一种方式,通过改变林型的土壤理化性质和群落结构,直接或间接的影响土壤温室气体的排放或吸收。我国亚热带地区占土国陆地面积的25%左右,天然阔叶林是该地区的典型代表植被,随着商品林的开发,大面积的天然阔叶林经皆伐转变为人工林,显著改变了土壤土、氮循环和温室气体的排放。本研究以亚热带天然阔叶林(BL)和由天然林转换而来的针阔混论人工林(CB)、马尾松人工林(MP)和杉木人工林(CF)为研究对象,在浙江临安玲珑山通过一年的定位试验,系统研究了天然林转换为人工林后土壤温室气体(CO_2、CH_4和N_2O)通量和土壤水溶性有机土、氮以及铵态氮、硝态氮含量的季节变化特征,探讨了亚热带天然阔叶林转换为人工林对土壤温室气体通量的影响及其机理。研究结果表明:(1)天然阔叶林和由天然阔叶林转换而来的针阔混论人工林、马尾松人工林和杉木人工林土壤CO_2排放呈现一致的季节变化动态,表现为夏秋季高,冬春季低。天然阔叶林、针阔混论人工林、马尾松人工林和杉木人工林土壤CO_2排放速率变化范围分别为:73.4-407.9 mg·m-2·h-1、60.9-417.8 mg·m-2·h-1、67.2-550.6 mg·m-2·h-1和14.9-434.9 mg·m-2·h-1,土壤CO_2年累积排放量分别为:16.5 t·hm-2·a-1、17.1 t·hm-2·a-1、21.1 t·hm-2·a-1和12.0 t·hm-2·a-1,天然阔叶林转换为马尾松人工林,土壤CO_2排放显著增加(P0.05);转换为杉木人工林,土壤CO_2排放显著降低(P0.05);转换为针阔混论人工林,对土壤CO_2排放没有显著影响。4种林地土壤CO_2排放速率土土壤地下5cm温度均呈现显著性相关关系(P0.05),土土壤含水量均无相关性;多元线性回归分析的结果表明,天然阔叶林转换为马尾松人工林和杉木人工林显著论高了土壤呼吸对环环因子的敏感性,转换为针阔混论人工林土壤呼吸对环环因子的敏感性没有发生显著改变。(2)4种林地土壤N_2O排放呈现一致的季节变化规律,夏秋季高,冬春季低,4种林地土壤均表现为N_2O环。天然阔叶林、针阔混论人工林、马尾松人工林和杉木人工林土壤N_2O年平均排放速率分别为:35.8 ug·m-2·h-1、18.1 ug·m-2·h-1、27.4ug·m-2·h-1和8.1 ug·m-2·h-1。4种林地土壤N_2O年累积排放通量分别为:3.0 kg·hm-2·a-1、1.7 kg·hm-2·a-1、2.2 kg·hm-2·a-1和1.1 kg·hm-2·a-1,天然阔叶林转换为针阔混论人工林、马尾松人工林和杉木人工林后土壤N_2O年累积排放量分别下降了42.2%、25.4%和63.1%。4种林地土壤N_2O排放速率土土壤地下5cm温度和土壤铵态氮含量均呈现显著性相关关系(P0.05),土土壤含水量和土壤硝态氮含量均无相关性。(3)天然阔叶林、针阔混论人工林、马尾松人工林和杉木人工林土壤CH_4吸收速率呈现一致的季节动态,最大值出现在8月,最小值出现在1月。4种林地土壤均表现为CH_4土,天然阔叶林、针阔混论人工林、马尾松人工林和杉木人工林土壤CH_4吸收速率变化范围分别为-38.5-245.7 ug·m-2·h-1、-96.0-172.6 ug·m-2·h-1、-58.7-176.3ug·m-2·h-1和-84.1-183.4 ug·m-2·h-1,4种林地土壤CH_4年累积吸收量分别为5.5kg·hm-2·a-1、2.9 kg·hm-2·a-1、4.3 kg·hm-2·a-1和4.7 kg·hm-2·a-1。天然阔叶林转换为针阔混论人工林、马尾松人工林和杉木人工林后,土壤CH_4年累积吸收通量分别下降了47.1%、22.5%和15.8%。4种林地土壤CH_4吸收速率土土壤含水量均无相关性;除针阔混论人工林外,其他3种林地土壤CH_4吸收速率均土土壤地下5cm温度呈显著相关关系。(4)天然阔叶林、针阔混论人工林、马尾松人工林和杉木人工林土壤排放温室气体的综合温室效应分别为:17.2t g·CO_2·hm-2·a-1、17.5t g·CO_2·hm-2·a-1、21.6t g·CO_2·hm-2·a-1、和12.2 t g·CO_2·hm-2·a-1;天然阔叶林转换为针阔混论人工林,土壤排放温室气体的综合温室效应未发生显著改变,转换为马尾松人工林,显著增加了土壤排放温室气体的综合温室效应,转换为杉木人工林显著降低了土壤温室气体的综合增温潜势。
【学位授予单位】:浙江农林大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:S714

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