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皆伐火烧对杉木林和栲树林碳、氮动态的影响

郭剑芬  
【摘要】: 作为重要商品林基地的我国亚热带地区,把大面积常绿阔叶林皆伐后进行全面火烧,是我国南方集体林区经营杉木人工林的主要营林技术环节之一,但大面积火烧将造成迹地养分损失、水土流失、土壤物理性质退化等。营林用火已在温带森林的规定火烧、热带地区的刀耕火种中得到大量研究。早期有关研究主要集中在火烧对N、P等森林生长限制元素的损失及其对森林长期生产力、水文状况、径流化学的影响上;随着人们对全球环境变化的关注,皆伐火烧对生态系统C、N循环的影响研究在近十几年逐渐受到重视,但目前有关皆伐火烧后我国亚热带地区常绿阔叶林C、N动态的研究未见报道。作为森林生态系统主要CO2源的土壤呼吸(约68±4 Pg C·a-1),它的微小变化不但会引起大气中CO2浓度的明显改变,更会影响森林贮存C能力。皆伐火烧后土壤生境条件发生显著变化,土壤呼吸将作出怎样的响应已引起人们的极大关注。目前国外对温带林土壤呼吸的特征、影响因素及其对气候变化的响应等研究较多,如何对土壤各组分呼吸(土壤自养呼吸和异养呼吸)进行有效分离则研究较少。我国对森林土壤呼吸研究则与国外有相当差距,皆伐火烧下土壤呼吸及各组分呼吸动态更未有涉及。本文以福建沙县异州杉木林和栲树林为研究对象,通过野外定位观测和室内分析,在研究皆伐火烧影响林分C、N库和土壤肥力的基础上,着重探讨土壤呼吸及各组分呼吸对皆伐火烧的响应及机制,这对进一步拓展我国森林土壤研究,深入分析森林C汇能力有所裨益,为正确评价森林用火提供重要基础资料,并对我国亚热带山区森林管理者科学用火具有一定指导意义。本文主要得出以下结论: 1.皆伐前杉木林C、N库总量分别为238 t·hm-2和8405 kg·hm-2,栲树林的分别为338 t·hm-2和10223 kg·hm-2。两林分乔木层为主要的C贮库,而林分主要N库存在于土壤层。杉木林和栲树林乔木层C库分别占林分C库总量的53%和62%,矿质土壤层N库则分别占林分N库总量的92%和84%。灌木草本层和枯枝落叶层C、N总贮量分别约占林分C、N总贮量的2%。皆伐后杉木林树干(包括树皮)和粗枝中104 t·hm-2 C和287 kg·hm-2 N移出林地,分别占其林分C和N总贮量的44%和3%;栲树林通过树干(包括树皮)和粗枝迁移的C、N量分别为156 t·hm-2和738 kg·hm-2,分别占其林分C、N贮量的46%和7%。两林分皆伐后,土壤C和N贮量发生损失。皆伐后3个月,杉木林和栲树林土壤有机C贮量分别损失26%和32%;土壤全N分别损失12%和11%。可见


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