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《中南林学院》 2004年
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杉木人工林土壤碳贮量及形成机理的初步研究

雷丕锋  
【摘要】:碳素营养不仅是绿色植物的重要组成部分,也是最活跃的环境因素,随着全球气候变化研究的深入,森林土壤碳因其巨大的库存量而受到关注。杉木是我国南方亚热带地区特有的优良速生乡土用材树种,目前,我国杉木林面积1239.1×10~4 hm~2,蓄积量为47357.33×10~4 m~3,分别占全国人工林面积和蓄积量的26.55%和46.89%,杉木人工林成为南方集体林区的主要森林类型之一,在区域碳平衡中发挥着重大的作用。本研究以杉木人工林土壤有机碳贮量及其形成的生态过程为主要研究内容,对杉木人工林的土壤有机碳贮量、凋落物及其分解以及土壤呼吸进行测定,来探索杉木人工林土壤有机碳贮量形成与碳平衡机理。主要研究结果为: 杉木人工林土壤层(0~75cm)的有机碳贮量为126.168 t hm~(-2),高于同一林区的马尾松林和次生阔叶林地的土壤有机碳贮量,其大小顺序为:杉木林>马尾松林>次生阔叶林。不同林分的土壤碳贮量均随着土层深度的增加而减小,主要集中在土壤表层和亚表土层,杉木人工林、马尾松林和次生阔叶林的土壤表层有机碳贮量分别占相应林分土壤有机碳总贮量的53.62%、60.02%和64.35%。 会同14~16年生的杉木人工林内,平均每年的凋落物量为1201.24 kg hm~(-2)·a~(-1),主要由针叶、小枝、落果和其他碎屑物质组成的,其中针叶的年凋落物量最大,为838.92 kg hm~(-2)·a~(-1),占年凋落物总量的69.84%。杉木人工林通过凋落物碳的年总归还量为557.06 kg hm~(-2)·a~(-1),杉木林各年通过凋落物归还的碳总量随着林分年龄的增长而增加。在凋落物各组分归还的碳总量中,主要通过针叶和枯枝凋落,它们凋落的年平均碳总量占年总凋落物碳量的94.4%。杉木人工林年凋落物各组分中的碳含量存在一定的差异,按凋落物各组分中碳含量的高低顺序排列为:针叶>落果>碎屑>枯枝。杉木人工林年凋落物各组分在分解过程中碳的总释放量约为158.06 kg hm~(-2)·a~(-1),占年凋落物碳总量的28.25%,其中的一部分以CO_2的形式释放到大气环境中,另一部分以腐殖质的形式进入土壤并储存于士壤中,成为土壤有机碳的重要来源,再进一步通过土壤呼吸和有机质的氧化分解释放到大气环境中。在加N和加林下植被叶的凋落物分解实验中,3种不同的处理方式对杉木林凋落物针叶的分解均有不同程度的促进作用,其干重损失率为29.13%~43.67%,其中以加入林下植被叶对杉木针叶凋落物的分解促进作用最大。 会同杉木人工林土壤呼吸的日变化规律为,在7月份,土壤呼吸速率日变化曲线呈双峰型,在8时和16时达到极大值,分别为1.317和1.357 μmol m~(-2)·s~(-1),全天平均土壤呼吸速率为1.174μmol m~(-2)·s~(-1)。在10月份,土壤呼吸速率曲线呈单峰型,最大值出现在午后14时,为0.984μmol m~(-2)·s~(-1), 硕士学位论文:中文摘要 但全天土壤呼吸速率的变化不大,为0.746一0.984卿olm-;护。12月份的土壤呼吸速率很小,全天 平均土壤呼吸速率仅为0.271脚olm-子s-l,其土壤呼吸曲线也是呈单峰型,在18时达到全天土壤呼 吸速率最大值,为0.313卿01 m-4s-l。会同杉木人一工林土壤呼吸速率的季节变化为,随着时间的推移, 7月到12月土壤呼吸速率逐步降低,土壤平均呼吸速率为0.271一1.174娜olm一弓扩。经过估算,会 同杉木人工林土壤呼吸过程中co:的年释放量为10.474thm’寻r,折合成碳,则每年林地土壤释放的 碳总量为2.8565 thm母a-,。
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