模拟干旱对毛竹林土壤呼吸和碳储量的影响

来源 :中国林业科学研究院 | 被引量 : 0次 | 上传用户:chenzhipengo
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近年来由于全球气候变化,干旱发生的频率和强度都在增加,而干旱对森林生态系统碳循环的影响过程和机理还不清晰。因此为了研究干旱对森林生态系统碳循环的影响,本文选择我国南方地区重要的树种——人工毛竹林为对象,采用人工截雨的方法模拟干旱,即在截雨样地上铺设隔水的塑料薄膜,将大气降雨隔绝在样地之外,并在样地周围开挖壕沟阻断水分由周围土壤输入。研究模拟干旱条件下毛竹林生态系统土壤呼吸和碳储量对干旱的响应。以期为毛竹林碳循环研究提供重要的参考,进而为科学经营毛竹林提供理论支撑。结果如下:截雨样地和对照样地的土壤呼吸速率变化趋势基本相同。干旱期间两种样地土壤呼吸相差较小,干旱之后对照样地的土壤呼吸高与对照样地。截雨样地和对照样地的土壤呼吸年均值分别为2.05和1.90μmol CO2·m–2·s–1,干旱期间分别为1.21和1.18μmolCO2·m–2·s–1,干旱后分别为2.89和2.63μmol CO2·m–2·s–1。两种样地不同凋落物处理方式下的土壤呼吸变化趋势大致相同,都表现为添加凋落物>正常凋落物>去除凋落物。截雨样地三种凋落物处理下的土壤呼吸年均值为2.09、1.90、1.74μmol CO2·m–2·s–1,对照样地三中凋落物处理下的土壤呼吸分年均值别为2.26、2.05、1.76μmol CO2·m–2·s–1。截雨和对照样地正常凋落物呼吸年平均值分别为0.16和0.29μmol CO2·m–2·s–1,两者差异不显著。添加凋落物呼吸的年均值分别为0.34和0.50μmol CO2·m–2·s–1,两者差异显著(P<0.05)。截雨和对照样地去除凋落物降低了土壤呼吸,下降幅度分别为8.42%和14.14%。添加凋落物增加了土壤呼吸,分别增加了10.00%和10.24%。两种样地不同凋落物处理下的土壤呼吸与土壤温度的相关关系都达到了显著的水平,覆盖期间的拟合效果要好于覆盖之后。两种样地不同凋落物处理下的土壤呼吸温度敏感指数Q10值都表现为覆盖期间>全年>覆盖之后。全年来看两种样地不同凋落物处理下土壤呼吸温度敏感指数Q10值都表现为凋落物去除>正常凋落物>凋落物加倍。两种样地不同凋落物处理下土壤呼吸与土壤水分的关系复杂。标准化之前截雨样地仅有正常凋落物下土壤呼吸与水分相关关系显著。对照样地不同凋落物处理情况下都仅有覆盖之后的土壤呼吸与水分相关关系不显著。标准化之后,两种样地不同凋落物处理干旱之后的土壤呼吸与水分相关关系得到显著提高。两种样地不同凋落物处理下土壤呼吸与温度、水分的双因子模型比温度或水分单因子模型能更好的的解释土壤呼吸的变化。干旱对植被层碳储量影响:干旱处理样地的毛竹林出笋量、新竹数量和胸径比对照样地下降66.67、64.67、11.35%,而年凋落物量增加6.19%;与对照相比,干旱处理样地的毛竹林植被层碳储量和年碳固定量分别下降了13.14%和58.11%;试验期间截雨样地和对照样地植被碳层储量分别增加了4.55t·hm-2和14.55t·hm-2,两者差异显著;干旱对土壤碳含量影响:干旱处理之前和之后相比,土壤有机碳含量下降,其中截雨样地0-10、10-20、20-40、40-60cm土壤有机碳含量降了6.76、6.33、4.63、2.75g·kg–1,对照样地则在前三层土层中下降0.37、3.30、0.37g·kg–1,而40-60cm小幅增加0.30g·kg–1,两样地差异显著;干旱对土壤碳储量影响:干旱处理之前和之后相比,土壤碳储量下降,其中截雨样地各土层和0-60cm总碳储量分别减少了4.50、4.09、4.74、3.53、16.86t·hm-2,而对照样地仅减少了0.52、3.08、0.86、0.67、5.13t·hm-2,两者差异显著;干旱对毛竹林生态系统碳储量影响:截雨样地样地毛竹林生态系统碳储量下降了12.31t·hm-2,而对照样地则增加了9.42t·hm-2,差异显著。
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