长白山阔叶红松林演替对土壤有机碳稳定性的影响

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森林生态系统在全球碳循环过程中起着重要的作用,它具有保存现有碳库、增加碳汇等作用。阔叶红松林是我国东北重要的原生群落,但由于砍伐、火烧等使大面积的原始红松阔叶林的消失,取而代之的是温带阔叶次生林。在次生林逐步自然恢复的过程中,土壤有机碳不同组分变化及土壤团聚体在森林系统碳固定中起着重要的作用。本文针对长白山天然针阔混交林群落恢复演替过程,采用空间代替时间的方法,选取白桦幼龄林、白桦中龄林、白桦成熟林、阔叶红松成熟林和阔叶红松过熟林5个不同演替阶段,对不同演替阶段下土壤有机碳稳定性研究,得到以下主要结论:  (1)由干扰破坏导致的森林生态系统退化所引起的碳流失将会随着次生演替的深入而逐渐恢复,并且土壤生态系统也会随着森林生态系统的恢复而逐渐恢复;土壤团聚体粒径组成受演替过程影响显著,不同演替阶段下土壤团聚体各粒级所占比例差异显著。团聚体平均重量直径随演替的进行表现为先升高再降低的单峰形式,且最高点出现在白桦成熟林阶段。  (2)土壤中不同粒级的团聚体内有机碳含量都是随着演替的进行是先增加后略有下降的趋势,且团聚体内有机碳含量最大值出现在阔叶红松成熟林阶段。在同一演替阶段下土层深度为0~5cm和5~10cm(除HS_OLD外)中的各粒径团聚体内有机碳含量都表现为随着粒径的减小而增加,而在土层深度为10~20cm土壤中的各粒径团聚体内有机碳含量都表现为随着粒径的减小而减小。从演替初期的白桦幼龄林到演替末期的阔叶红松过熟林中的每个样地内都表现出同一粒径团聚体内有机碳的含量具有明显的垂直分布特性,都随着土层深度的增加而降低,且具有显著性差异(P<0.05)。  (3)随着白桦从早期到晚期的演替,SOC、MBC、ROC、POC、HFOC以及土壤全氮、全磷和碳氮比(C/N)均呈现先逐渐增加后保持稳定的规律。随着土层深度的增加,SOC、MBC、ROC、POC和HFOC含量均显著降低(P<0.05),5个演替阶段内ROC/SOC、POC/SOC和HFOC/SOC的变化范围分别为12.91%~47.95%、14.21%~69.46%和41.65%~95.79%。通过对土壤易氧化有机碳的分析可以得出,阔叶红松成熟林阶段的土壤有机碳稳定性是最高的。相关分析表明: MBC、ROC、POC和HFOC含量与土壤总有机碳(SOC)含量呈极显著正相关(P<0.01),SOC、MBC、ROC、POC和HFOC含量与全氮、全磷及碳氮比之间的相关性也达到了极显著水平(P<0.01)。土壤有机碳组分的变化研究可为阔叶红松林演替过程中土壤有机碳的稳定性变化和固碳潜力提供数据支持。
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