长白山垂直样带森林土壤碳矿化及其温度敏感性研究

发布时间：2020-06-22 22:29

【摘要】：全球变化的日益加剧已逐渐成为一个不争的事实,其中陆地生态系统碳收支的变化扮演着重要角色。土壤碳库是生态系统碳库的主要组成部分,准确评估不同区域生态系统土壤的碳固持效应及其稳定性是准确评估未来气候变化情景下陆地生态系统正负反馈的重要依据。高山垂直带是(水平)纬度带的缩影,不同高度生态系统土壤有机质分解对温度的响应可一定程度度表示不同纬度带生态系统土壤的响应。因此,本文选取了长白山北坡沿海拔高度(500-2100)不同植被类型为对象,具体包括针阔混交林、云冷杉林、岳桦林、岳桦-苔原过渡带和高山苔原带,旨在通过研究不同植被类型的土壤有机质(Soil organic matter, SOM)的分解速率及其温度敏感性,揭示未来气候变化对陆地生态系统土壤有机质分解及其碳贮量的影响。通过对土壤和土壤团聚体的室内培养实验及后期的数据分析,得到如下结论： 1.土壤碳矿化作为土壤和大气之问C02交换的主要途径,近年来受到了人们的广泛关注,本研究以长白山森林为研究对象,实验设置5个培养温度(5、10、15、20、25and30℃)和3个培养水分(30%,60%,90%SSM,saturated soil moisture),研究在其土壤碳矿化速率,研究结果表明：海拔高度,温度和水分对土壤碳矿化有着显著影响,并且它们之间存在着显著的相关性(P0.001)。温度越高,土壤碳矿化速率越大;水分与土壤碳矿化速率成正比,90%SSM(saturated soil moisture, SSM)土壤碳矿化速率最高；温度和水分共同影响土壤碳矿化的80%～93%,海拔对土壤碳矿化速率有着显著影响,但土壤碳矿化速率并没有随着海拔变化有着显著的变化趋势,研究表明土壤碳矿化速率与土壤微生物关系显著(P0.0084)；土壤水分含量是影响土壤碳矿化温度敏感性的最主要的因素,海拔变化也会对土壤碳矿化温度敏感性产生影响。但是土壤碳矿化温度敏感性Q1o随海拔的变化趋势并不明显,Q1o主要受土壤水分的影响,可见,未来全球变暖的情况下,我们应该更注重水分对土壤碳库和碳循环的影响。 2.土壤团聚体的保护机制是维持土壤结构重要机制,受其影响不同土壤团聚体对温度变化的响应可能存在较大的差异,因此弄清不同土壤团聚体的分解过程及其温度敏感性对揭示未来气候变化对土壤有机质分解以及土壤碳贮量变化的影响至关重要。本文以长白山垂直样带为研究对象(5个垂直高度的样点),通过对其土壤和土壤团聚体(大团聚休(Macro aggregates)、微团聚体(Micro aggregates)和粉-粘粒(Silt-clay)开展室内培养实验(60%SSM,5、10、15、20、25℃),探讨土壤和不同团聚体的碳矿化特征及其温度敏感性。实验结果表明：温度、团聚体大小和海拔高度的变化都会对土壤碳矿化速率产生影响,且它们之间存在着显著的交互效应(P0.001)；随着温度的升高,土壤和土壤粉-粘粒的分解速率增大。而大团聚体和微团聚体的变化比较复杂,土壤团聚体大小并不与土壤碳矿化速率成正比,碳氮比最高的土壤颗粒并不一定拥有最高的碳矿化速率。此外,海拔显著影响土壤碳矿化温度敏感性,微团聚体和土壤的Q10随海拔的变化趋势大体一致,而粉-粘粒的Q10值随海拔的变化与大团聚体的变化成大体相反趋势。不同样地土壤和团聚体的碳矿化情况存在很大差异,土壤不同团聚体分解速率对温度响应存在非常大的差异,其内部机理非常复杂,在未来的研究工作中或模型模拟中应对其加以重视。
【学位授予单位】：西南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：S714

【参考文献】