中亚热带天然林改造成人工林后土壤呼吸的变化特征

【目的】研究中亚热带常绿阔叶林(天然林)改造成人工林后土壤碳排放量的变化及主要影响因子,为评估森林类型转换对土壤碳排放的影响提供科学依据。【方法】在福建农林大学西芹教学林场的常绿阔叶林及由其改造而来的38年生闽楠人工林与35年生杉木人工林中分别设置4块20 m×20 m样地,利用Li-8100土壤碳通量观测系统于2014年9月—2016年9月进行定点观测,并同期观测土壤温度、含水量、有机碳含量(SOC)、微生物生物量碳含量(MBC)、可溶性有机碳含量(DOC)、0～20 cm土层细根生物量和年凋落物量及凋落物碳氮比(C/N)。【结果】常绿阔叶林改造成闽楠(38年后)和杉木人工林(35年后),年均土壤碳排放通量由16. 22显著降为12. 71和4. 83 tC·hm^-2a^-1,分别减少21. 60%和70. 20%;各林分类型的土壤呼吸温度敏感性Q¹⁰值表现为常绿阔叶林(1. 97)<闽楠人工林(2. 03)<杉木人工林(2. 91),转换为杉木人工林后,Q¹⁰值显著升高(P<0. 05);土壤温度能分别解释常绿阔叶林、闽楠人工林与杉木人工林土壤呼吸速率变化的89. 70%、88. 50%和87. 90%,土壤呼吸速率和土壤含水量相关不显著(P>0. 05);土壤呼吸速率和SOC、MBC、DOC、年凋落物量及0～20 cm土层细根生物量均极显著正相关(P<0. 01);土壤呼吸温度敏感性指数Q¹⁰值和凋落物C/N极显著正相关(P<0. 01),而与年均土壤呼吸速率及MBC极显著负相关(P<0. 01);进一步分析发现土壤MBC和SOC含量是影响土壤呼吸速率的2个最重要因子,而凋落物C/N在影响土壤呼吸温度敏感性中的贡献最大。【结论】中亚热带地区常绿阔叶林改造成闽楠(38年)或杉木(35年)人工林后,土壤碳排放通量显著降低。林分类型转换后树种组成和林分结构发生改变,凋落物数量、质量及细根生物量显著降低,土壤SOC和MBC含量显著下降可共同导致土壤呼吸通量的下降。土壤温度是3种林分类型土壤呼吸季节变化的主导因素,而土壤总有机碳库和土壤微生物量碳库的差异是不同林分之间土壤呼吸差异的主导因素,凋落物C/N对土壤呼吸的Q¹⁰影响最大。为提高模型预测森林类型转换影响土壤碳排放的精度,应综合考虑土壤有机碳库、易变性有机碳库及底物质量的变化。     

采伐剩余物管理措施对二代杉木人工林土壤全碳、全氮含量的长期效应

根据福建省南平市峡阳国有林场二代杉木(Cunninghamia lanceolata(Lamb.)Hook)人工林5种采伐剩余物管理措施(收获采伐剩余物和地被层、全树收获、仅收获树干和树皮以及加倍采伐剩余物、炼山)下0-40 cm深度土壤全碳、全氮含量15a的监测数据,研究了采伐剩余物管理措施对杉木林土壤碳氮含量的影响。结果显示,加倍采伐剩余物处理样地5次取样年份(造林第3年、第6年、第9年、第12年和第15年) 0-10 cm土层土壤全碳、全氮含量均高于其他处理样地,但单因素方差分析显示,采伐剩余物管理措施在5次取样年份对0-10 cm、10-20 cm和20-40 cm土层全碳、全氮含量均没有显著影响(P >0.05)。重复测量方差分析显示,杉木造林15a期间土壤全碳、全氮含量随年份显著变化(P<0.01),但处理措施以及处理措施与取样年份的交互作用对3个土层土壤全碳、全氮含量影响不显著(P >0.05)。杉木林15年生时,不同处理样地3个土层碳储量差异不显著(P >0.05),0-40 cm土层平均值为88.71 Mg/hm²。表明采伐剩余物管理措施对亚热带杉木人工林土壤全碳、全氮含量的长期效应并不显著。     

亚热带米老排和杉木人工林土壤呼吸季节动态及其影响因子

研究我国亚热带地区杉木人工林采伐迹地上营造的19年生米老排人工林和杉木人工林土壤呼吸及其影响因子。结果表明：米老排人工林土壤呼吸速率的年均值为2.95μmolCO2·m -2 s -1,显著高于杉木人工林的2.37μmolCO2·m -2 s -1;米老排人工林土壤呼吸的 Q10值为1.83,显著低于杉木人工林的1.99;2种林分土壤呼吸均呈现明显的季节动态,主要受土壤温度的驱动,土壤温度能分别解释米老排和杉木人工林土壤呼吸速率变化的77.0%和81.6%;回归分析显示,2种林分土壤呼吸速率与凋落物量、细根生物量、土壤有机碳含量、轻组有机碳含量、微生物生物量碳含量和可溶性有机碳含量均显著相关;逐步线性回归分析表明,土壤呼吸速率与凋落物量和土壤微生物生物量碳含量的关系最密切;树种间凋落物量和土壤微生物生物量的差异是导致米老排人工林土壤碳排放速率高于杉木人工林的重要原因。     

基于内生长土芯法探究不同林龄杉木人工林的营养限制因子

为探究不同林龄杉木林的营养限制因子,以3年生、14年生、21年生、46年生杉木为研究对象,运用内生长土芯法,监测杉木细根对不同施肥处理,即对照、+N溶液处理、+P溶液处理和+NPK混合溶液处理的响应.结果表明:试验进行12个月后,对照,+N、+P、+NPK处理的细根生物量变化范围依次为84.49~155.10、102.90~325.06、82.39~128.69、61.70~115.20 g·m-2,其中+N处理细根生物量变化最大.总生物量表现为对照+N处理+P处理+NPK处理,杉木细根生物量随年龄的增大表现出先增大后减小的趋势,在速生期14 a达到最大值,呈单峰型.样地内3年生杉木人工林施加N、P元素更有利于杉木的生长,14年生杉木主要缺N元素,21年生杉木主要缺乏N、K元素,添加养分对46年生杉木的影响不明显.