论文部分内容阅读
气候变暖背景下,冻土区土壤碳库动态是当前生态地理相关研究的热点。尽管前人对此已经开展了大量的研究工作,但是冻土区土壤温度随深度如何变化,土壤碳矿化过程对环境变化如何响应,仍需进一步的研究和探讨。本文基于大兴安岭多年冻土区森林土壤钻孔监测地温数据,探讨了多年冻土区土壤温度的垂直变化特征及其对土壤有机碳矿化的潜在影响,并采集0-6 m土壤样品,分析了土壤碳、氮等含量随深度的分布,通过不同温度、水分梯度的室内模拟实验,揭示了多年冻土区森林土壤有机碳矿化对温度、水分、林型及深度的响应特征,明确了各层土壤有机碳矿化在各水分处理下的温度敏感性。主要得出以下几方面的结论:(1)各层土壤平均温度随月份呈波状变化,其最大值和最小值的位相均随深度而滞后;地温随深度的变化特征符合复合指数函数y=y0+a(1-ebx),且相隔半年的月份其温度函数曲线基本互为对称;各层土壤平均温度的年较差随深度增加而减小,20 cm土壤平均温度年较差最大,为32.19℃,670 cm平均土壤温度年较差最小,仅为0.8℃。(2)土壤表层土壤有机碳矿化率随培养时间延长呈先降低后稳定的趋势,累积碳矿化量为0.39-2.29 mg·g-1,落叶松林土壤高于樟子松林;土壤有机碳矿化程度随温度升高而显著增加(p<0.001),但其对水分的响应因林型而异,温度和水分的交互作用对土壤有机碳矿化程度的影响未达到显著水平;土壤有机碳矿化的温度敏感性以土壤含水量为30%的落叶松土壤培养时最低(2.11),以土壤含水量为60%的落叶松土壤培养时最高(2.50),水分和林型对其影响不显著。(3)多年冻土层中pH、TOC、DOC、TN、NO3~--N、NH4~+-N的平均储量均高于活动层。为期60天的培养周期内,0-6 m土壤有机碳累积矿化量在0.20至4.86 mg C之间,随深度、温度和水分而变化。Q10值在活动层呈逐渐减小的趋势,到过渡层达到最小,其在永久冻土层中表现出先增大后减小的趋势。