凋落物去除和氮、磷添加对樟树林土壤温室气体排放的影响

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森林作为陆地生态系统的主体,对我国的环境、生态起至关重要的作用。森林土壤是主要温室气体N2O、CH4、CO2重要的源和汇。樟树(Cinnamonum camphora(L.)Pres)分布广泛,具有较高的经济价值和良好的生态效益,在我国林业中占有极其重要的地位。森林凋落物及施肥是人工林重要的管理措施,对森林生态系统的碳氮循环及全球气候变化有重大的影响。本文以樟树人工林为研究对象,利用静态箱一气相色谱法,原位监测土壤温室气体排放,凋落物分解采用分解袋法,通过人为去除凋落物和氮、磷添加,研究凋落物去除和氮、磷添加对森林土壤温室气体通量的影响以及作用机理对制定相应减缓措施,充分发挥森林生态效益与可持续经营具有重要的理论和实践意义。经过一年的长期监测,得到的结论如下:1)樟树人工林土壤温度、湿度、硝态氮含量与N2O、CO2的排放速率存在极显著相关关系,土壤N2O、CO2排放速率具有明显的季节变化,夏季高于冬季。整体上,樟树人工林土壤是大气N2O、CO2的“源”是CH4的“汇”。凋落物去除促进了N2O和CO2的排放速率,使土壤由大气CH4的“汇”转变为“源”,显著增加了N2O的累积排放量,但对CO2的累积排放量无显著性增加,凋落物的保留有利于稳定温室气体排放速率的变化。2)氮的添加因增加樟树人工林土壤硝态氮的含量而提高了N2O的排放速率,CO2排放速率与N2O排放速率正相关也随之提高,但提高的程度有限并未显著增加CO2的累积排放量,显著增加了N2O的累积排放量。氮的添加对N2O、CO2排放速率的提高,并非是因添加氮对凋落物分解产生的影响而提高。3)磷肥的添加缓解了磷对植物的限制,促进了林内植物对硝态氮的吸收,植物的根呼吸作用加强,显著降低了N2O的排放速率和累积排放量,显著增加了CO2排放速率和累积排放量。添加磷肥对N2O排放速率的抑制作用可以抵消氮肥对N2O排放速率的促进作用。添加磷肥对CH4的排放速率无影响。4)樟树人工林凋落物的质量保留率和C残留率都在分解前两个月快速下降,主要是非木质化的全纤维素和可溶性物质的分解,在分解后期受纤维素木质素的控制下降缓慢。施加氮肥对凋落物分解无影响。添加磷肥促进了凋落物N的释放,凋落物P由净释放转变为净富集。凋落物N、P的释放与CO2累积排放量极显著相关,而与N2O累积排放量不相关。CH4的累积排放与凋落物分解不相关。综上所述,裸露的林地地表提高了樟树人工林土壤温室气体的排放速率,增加了土壤温室气体的累积排放量,在人工林经营管理中应避免出现裸露的林地,保持凋落物在地表的自然覆盖。在林地施肥时,虽然添加磷肥增加了CO2的排放速率,但可以抑制氮肥对N2O排放速率的促进作用;应尽量避免单施氮肥,与磷肥共同施入,减少森林土壤温室气体的排放。在追求经济效益的同时,也要充分发挥林业的生态效益。
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