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小兴安岭主要森林群落类型土壤有机碳库及其周转

作　者: 赵溪竹
导　师: 毛子军
学　校: 东北林业大学
专　业: 植物学
关键词: 小兴安岭 碳库组分 土壤有机碳 土壤物理性质 周转 影响因子
分类号: S714
类　型: 博士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


小兴安岭林区地处高纬度,是国家重点林区之一,也是中国天然林生态系统的核心区域之一,是温带北部以阔叶红松林为代表的针阔混交林区,在北温带森林类型中以其建群种独特、物种多样性而著称。小兴安岭地区植被和土壤的固碳功能潜力巨大,在中国森林碳汇中占有重要地位,可为温室气体碳库进行深入、细致的研究,获得科学、可靠的土壤碳储存能力与潜力清单具有重要的社减排提供重要保障。对小兴安岭森林生态系统的土壤会、政治、生态和经济意义。本文选择小兴安岭地区12种主要森林群落类型土壤有机碳(SOC)为研究对象。采用群落类型法对小兴安岭地区主要森林群落类型SOC的组成、分布特征及其影响因子进行了分析。探讨该区主要森林群落类型下SOC的分配规律及其与各影响因子间的关系,并对小兴安岭地区土壤总有机碳库进行了估算。主要结论如下：(1)采用环刀法测定土壤容重、持水量和孔隙度。小兴安岭地区土壤容重A层为0.30—0.82g/cm3,其中落叶松林为最高,阔叶红松林次之,云冷杉林最低；B层为0.67—1.33g/cm3,其中落叶松林最高,阔叶红松林次之,白桦林最低。A层和B层均为随着土层加深而增大。(2)小兴安岭地区土壤毛管持水量A层为64.89%—211.03%,其中云冷杉林最高,阔叶红松林次之,落叶松林最低；B层为33.34—134.34%,同样为云冷杉林最高,阔叶红松林次之,落叶松林最低。饱和持水量A层为78.35%—276%,其中云冷杉林最高,阔叶红松林次之,落叶松林最低；B层为36.35%—147.95%,同样为云冷杉林最高,阔叶红松林次之,落叶松林最低。(3)小兴安岭地区土壤毛管孔隙度A层为47.37%—59.53%,其中云冷杉林最高,枫桦次生林最低,阔叶红松林为51.90%；B层为40.52%—71.40%,同样为云冷杉林最高,枫桦次生林最低,阔叶红松林为52.35%。非毛管孔隙度A层为8.86—21.96%,其中枫桦次生林最高,针混杂木林最低,阔叶红松林为16.26%；B层为3.73—15.00%,其中枫桦次生林最高,落叶松林最低,阔叶红松林为12.77%。总孔隙度为A层为60.48%79.27%,其中云冷杉林最高,针混杂木林最低,阔叶红松林为68.16%；B层为47.08%79.20%,其中云冷杉林最高,落叶松林最低,阔叶红松林为65.11%。(4)小兴安岭地区主要森林群落类型下的SOC含量,A层为69.60—164.28g/kg,其中白桦林最大(164.28g/kg),枫桦次生林最小(69.60g/kg),阔叶红松林为124.04g/kg；B层为26.18--134.83g/kg,其中白桦林最高(134.83g/kg),山杨次生林最低(26.18g/kg),阔叶红松林为84.00g/kg。SOC密度在A层为4.82--20.86kg/m2,其中落叶松林最高(20.86kg/m2),云冷杉林最低(4.82kg/m2),阔叶红松林为14.34kg/m2；B层为1.60-24.71kg/m2,其中落叶松林最高(24.71kg/m2),而山杨次生林最低(1.60kg/m2),阔叶红松林为8.81kg/m2。土壤碳氮比(SOC/TN)在A层为18.5425.84,其中云冷杉林最高,阔叶红松林次之,枫桦次生林最低；B层为17.05—26.43,其中白桦林最高,阔叶红松林次之,枫桦次生林最低。(5) A层中,土壤活性碳、缓效性碳和惰性碳分别为0.65—1.84g/kg、27.78—62.44g/kg和37.14—111.82g/kg,分别占总有机碳的0.93—2.01%、22.5147.26%和50.72—76.24%。平均驻留时间分别为9—24天、4—41年和90年。B层中,土壤活性碳、缓效性碳和惰性碳分别为0.51—1.89g/kg、13.30—39.86g/kg和11.96—85.13g/kg,分别占总有机碳的0.86—3.51%、30.55—50.82%和45.67—67.83%,平均驻留时间分别为10—37天、10-28年和90年。(6)影响小兴安岭地区主要森林群落类型SOC的因素主要为土壤容重,在我们的研究中,阔叶红松林,白桦林和其它五种群落类型的土壤容重均与SOC含量有相关关系,其中阔叶红松林相关性最大,R2=0.5995,白桦林次之,R2=0.4381,其它五种群落类型相关性较小,R2=0.2706。凋落物对不同群落类型的影响主要表现在对白桦林的影响较大,R2=0.3059,对其它群落类型的直接影响较小。海拔对SOC含量的影响较小。(7)小兴安岭地区森林土壤总面积为285.84×104hm2,SOC总贮量为898.14×109t。其中混杂木林SOC贮量所占比例最大,达到了小兴安岭SOC总贮量的36.69%,山杨次生林SOC贮量所占比例最小,仅占SOC总贮量的0.21%。SOC贮量大小顺序与其在小兴安岭的分布面积大小顺序一致,为针混杂木林>白桦次生林>落叶松林>云冷杉林>枫桦次生林>阔叶红松林>山杨次生林。

全文目录


摘要  3-5
Abstract  5-11
1 绪论  11-21
  1.1 引言  11
  1.2 土壤有机碳库的组成  11-12
    1.2.1 土壤有机质化学分组  11
    1.2.2 土壤有机质物理分组  11-12
    1.2.3 根据土壤有机碳不同组分的稳定性分组  12
  1.3 土壤有机碳贮量的主要影响因子  12-15
    1.3.1 自然因素  12-14
    1.3.2 人为因素  14-15
  1.4 土壤有机碳贮量的研究方法  15-17
    1.4.1 土壤类型法  16
    1.4.2 群落类型、生命系统类型和生命地带法  16-17
    1.4.3 模型方法  17
    1.4.4 统计与相关关系法  17
  1.5 不同尺度水平的土壤有机碳贮量研究  17-19
    1.5.1 全球尺度的土壤有机碳研究  17-18
    1.5.2 国家和区域尺度土壤有机碳研究  18-19
  1.6 国内外研究进展  19
  1.7 课题研究的目的意义  19-20
  1.8 主要研究内容  20-21
2 材料和方法  21-26
  2.1 研究样地自然概况  21
  2.2 研究样地概况  21-22
  2.3 研究方法  22-24
    2.3.1 土壤化学性质测定  23
    2.3.2 土壤物理性质的测定  23
    2.3.3 土壤有机碳组分测定  23-24
    2.3.4 凋落物含碳量的测定  24
  2.4 数据处理  24-25
    2.4.1 土壤有机碳密度的估算方法  24
    2.4.2 土壤活性碳库、缓效性碳库和惰性碳库的一级动力学方程及参数拟合  24-25
  2.5 主要技术路线  25-26
3 小兴安岭不同阔叶红松林土壤碳库  26-41
  3.1 引言  26
  3.2 研究方法  26
    3.2.1 土壤理化性质及有机碳的测定  26
    3.2.2 数据处理  26
  3.3 结果分析  26-41
    3.3.1 不同阔叶红松林土壤物理性质  26-31
    3.3.2 不同阔叶红松林土壤有机碳库  31-37
    3.3.3 不同阔叶红松林土壤活性、缓效性和惰性有机碳库的大小和周转时间  37-38
    3.3.4 土壤有机碳的主要影响因子分析  38-39
    3.3.5 小结与讨论  39-41
4 小兴安岭不同年龄白桦林土壤碳库  41-54
  4.1 引言  41
  4.2 研究方法  41
    4.2.1 土壤理化性质及有机碳的测定  41
    4.2.2 数据处理  41
  4.3 结果分析  41-54
    4.3.1 不同年龄白桦林土壤物理性质  41-45
    4.3.2 不同年龄白桦林土壤有机碳库  45-50
    4.3.3 不同年龄白桦林土壤活性、缓效性和惰性有机碳库的大小和周转时间  50-51
    4.3.4 土壤有机碳的主要影响因子分析  51-52
    4.3.5 小结  52-54
5 小兴安岭其他五种群落类型土壤碳库  54-68
  5.1 其他五种群落类型土壤物理性质  54-58
    5.1.1 其他五种群落类型土壤容重  54-55
    5.1.2 其它五种群落类型土壤孔隙度  55-57
    5.1.3 其它五种群落类型土壤毛管持水量和饱和持水量  57-58
    5.1.4 讨论  58
  5.2 其它五种群落类型土壤有机碳库  58-64
    5.2.1 其它五种群落类型土壤有机碳含量  58-59
    5.2.2 其它五种群落类型土壤有机碳密度及石砺含量  59-61
    5.2.3 其它五种群落类型土壤碳氮比值  61-62
    5.2.4 其它五种群落类型凋落物生物量及凋落物有机碳含量  62-63
    5.2.5 讨论  63-64
  5.3 土壤活性、缓效性和惰性有机碳库的大小和周转时间  64-65
  5.4 土壤有机碳的主要影响因子分析  65-68
    5.4.1 土壤容重与土壤有机碳的关系  65
    5.4.2 森林凋落物与土壤有机碳的关系  65-66
    5.4.3 小结  66-68
6 小兴安岭森林生态系统土壤有机碳库  68-70
  6.1 小兴安岭森林群落类型土壤有机碳库  68
  6.2 海拔对小兴安岭森林群落类型土壤有机碳库的影响  68-69
  6.3 小结  69-70
结论  70-72
参考文献  72-79
攻读学位期间发表的学术论文  79-80
致谢  80-81

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中图分类: > 农业科学 > 林业 > 林业基础科学 > 森林土壤学
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