论文部分内容阅读
摘要:本文以广东省五种不同管理措施下的林地为研究对象,研究了其土壤有机碳库的空间异质性、土壤碳吸存潜力以及不同管理措施对土壤物理化学特性的影响。研究样地包括广东长潭自然保护区的次生林(已被保护),德庆自然保护区的针阔混交林(此前为林场,现己设为保护区),东莞森林公园中的幼龄人工林(生态公益林),广州某大学树木园中的公益林(公园),以及南岭国家级自然保护区的次生林(已被保护,不受人为干扰)。按林分类型进行比较,长潭和南岭次生林土壤有机碳密度(SOCD)比其他地方高,其有机碳在土壤中的分布格局相同。按照土层深度进行比较,德庆针阔混交林0-25cm和25-50cm土层的有机碳密度都最高。针阔混交林以及次生林的SOCD平均偏差都较其他立地类型大。综合分析土壤有机碳分布的空间异质性,结果显示德庆自然保护区土壤有机碳分布显示出了显著的空间异质性,而其他研究地点的公益林和次生林内土壤有机碳分布空间异质性不大。按研究不同地区比较,德庆转型的林场(已被保护,但仍受少许干扰)各层土壤有机碳浓度比次生林和公益林都要高。按林型比较,结果显示,不同林分类型的不同土层的土壤有机质均存在差异,针阔混交林和次生林的SOC(0-25cm和25-50cm土层)都比其他林分类型高。这些结果对森林管理措施,碳固定潜力和森林干扰程度都有重要的指示作用。未来需要进一步研究土壤物理化学性质等对土壤固定大气CO2和减缓温室气体排放速率的影响效应。
土壤SOC受到土壤特性的影响,对森林SOC进行评价,可以确定土地利用方式和森林管理措施是否利于森林土壤的健康。对土壤样品的分析表明:长潭次生林土壤的自然含水量、土壤pH最高;土壤容重在5个研究地区间变异很小;次生林和混交林的土壤电导率最高。
同时,土壤各种理化性质相互之间具有不同的相关性,且对SOC均产生不同影响效应。德庆、长潭和南岭的土壤有机质(SOM)和SOCD都很高。除了东莞公益林的速效钾以外,其他四个样地的有效养分都很高且分布较均一。长潭和德庆表土层的速效氮和全氮最高,全磷含量在所有调查样地中都较低。各样地表土层的全氮和速效钾含量之间存在着密切的相关性,其中在广州样地中的表现得最为明显。德庆土壤有机碳浓度与土壤物理性质不相关,但与土壤全氮和速效钾密切相关;土壤有机碳密度与全氮和速效钾都有显著相关关系。长潭不同调查样方0-25cm层的土壤有机碳密度之间存在显著差异,25-50cm土壤层pH和容重显著相关(p＜0.01);东莞只有25-50cm土壤层的pH和容重表示出较高的相关性。长潭各样地的自然含水量和容重的变异系数较高,分别为40％和19.37％;东莞表层土的土壤有机碳浓度和密度以及25-50cm土壤层的pH和电导率都较高,多重比较结果都显示出相同的差异趋向。土壤有机碳浓度分析结果显示,长潭表层土的土壤有机碳浓度最高,全氮的变异性也最高,但全磷在所有样方中都较低,土壤氮素受到森林管理机制和林分类型的影响较大。长潭表层土的土壤有机碳密度及土壤有机质含量都较高,且0-25cm土层和25-50cm土层的土壤有机碳具有高变异性。这些研究结果揭示,良好的森林管理是使土壤环境得到改善的有效措施,并能明显影响到土壤理化特性。建议进一步的研究应着重于气候变化对陆地生态系统的影响,以及建立整个地区土壤有机碳的变化的数学模型。
森林土壤及其中的养分受环境异质性和人为活动的影响。为了结合样地环境条件和管理现状来对不同调查样地的SOC浓度进行评估,分别采集德庆、东莞和广州三个不同森林管理条件下森林0-25cm和25-50cm土壤剖面上的土壤样品,测定了土壤有机碳密度及其土壤物理化学性质,再与不同工业区,城区和保护区的进行比较。结果表明:相比工业区和城镇区的土壤,德庆森林土壤有机碳密度最高;Duncans检验显示出德庆的SOC密度与其他调查样地的存在显著统计学差异(p＜0.05)。东莞工业区土壤重金属铜、铅和镉的含量都很高,其有机碳密度作为碳吸存参数,与其他指标之间存在着统计学差异。土壤物理化学性质的Pearsons相关分析和多重比较分析显示,德庆土壤有机碳、土壤有机质、全氮和速效钾和广州土壤有机质、全氮、速效钾和速效磷与东莞土壤的这些性质之间存在极显著差异(p＜0.01)。同时,相对于东莞森林来说,德庆和广州调查样地受工业干扰较小,其管理措施也更为有效。
研究还进一步评价了森林管理对土壤碳吸存的影响。结果表明各个调查样地的pH值都有所不同,东莞森林公园人工幼林的较高(5.53±0.64);针阔叶混交林和次生林中土壤有机碳密度最高。德庆自然保护区的土壤有机碳密度最高,0.98±0.8t/hm2;其次为长潭自然保护区,0.51±0.04t/hm2;五个调查样地SOC之间存在显著差异(p＜0.05)。研究还评价了环境因素对森林2个土层累积SOC分布的影响,结果显示环境因子的影响由大到小依次为,长潭次生林＞德庆针阔叶混交林＞东莞幼龄人工林＞广州公益林＞南岭国家级自然保护区次生林。土壤有机碳的空间分布与碳吸存参数的影响因子分析结果表明,在次生林中表土层(0-25cm)的pH、电导率、自然含水量和容重对土壤有机碳的分布影响最大,其次为混交人工林,最后为自然保护林;但在25-50cm土层,上述趋势有所不同,表现为自然保护林受影响最大,其次为人工混交林,受影响最小的是次生林的。按照森林管理机制和对碳吸存潜力的影响比较土壤平均有机碳密度发现,针阔叶混交林的土壤有机碳密度最高,尤其是在表土层,其次为次生林,最后为幼龄人工林。比较不同林型及环境因子对土壤有机碳密度的影响,结果显示针阔叶混交林SOC浓度最高,其次为次生林,而东莞人工林的最低。相同林龄的不同林型之间的比较显示,同林龄的针阔叶混交林和次生林的土壤有机碳密度较高。这些结果表明土壤碳吸存能力受到森林管理措施、土地利用方式的改变以及不同林型碳吸存潜能三个方面因素的影响。混交林能增加森林的稳定性,减少对林分结构的干扰,今后在植树造林中应该大力提倡。森林土壤碳吸存影响因子的稳定性研究,为揭示不同类型森林应对不利气候变化和干扰的机理,提供了一个新的研究方向。