造林与间伐对东北温带弃耕地土壤温室气体排放的影响

来源 :东北林业大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:luoshibo
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本研究以我国东北温带帽儿山50年生弃耕地落叶松人工林为对象,采用静态箱-气象色谱法,野外同步连续测定了不同间伐强度(未间伐、轻度间伐─25%、重度间伐─50%,间伐已20年)处理样地的弃耕地落叶松人工林的土壤3种温室气体(CO2、CH4和 N2O)全年尺度上排放通量及其相关环境因子(气温、土壤温度、土壤湿度等),揭示间伐对温带帽儿山弃耕地落叶松人工林土壤温室气体排放季节动态、主控因子及增温潜势的影响规律及影响机制,以便为定量评价我国东北退耕还林工程实施效果提供科学依据。结果表明:  (1)落叶松人工林未间伐、轻度间伐、重度间伐样地0~40cm土壤层年平均温度较农田样地相应土壤层依次显著降低了0.5~2.6℃、0.8~3.0℃、1.0~3.9℃。未间伐与轻度间伐显著提高15~40cm和5~40cm土壤层的年均含水率1.6%~5.0%和2.0%~4.0%,但重度间伐却显著降低0~40cm土壤层的年均含水率3.7%~9.9%。  (2)土壤 CO2年均排放通量(149.44~204.82 mg·m-2·h-1)(指全年观测数据平均值)呈现未间伐>农田>轻度间伐>重度间伐的变化趋势,未间伐较农田提高11.6%,轻、重度间伐较农田降低11.4%和18.6%,两者较未间伐显著降低20.6%和27.0%。因此,东北温带弃耕地营造落叶松人工林50年后,土壤CO2排放通量(异养呼吸)略高于农田,对其进行间伐经营20年后则使 CO2排放通量略低于农田,且显著低于未间伐经营的林分。营造落叶松林及对其加以间伐经营改变了土壤CO2通量的季节变化趋势。农田与轻度间伐样地土壤CO2排放通量呈夏>春>秋>冬的季节分布格局,未间伐与重度间伐样地则呈现出夏>春≈秋>冬的季节分布格局。  (3)土壤CH4年均吸收通量(-0.027~-0.033 mg·m-2·h-1)呈现重度间伐>未间伐=农田>轻度间伐变化趋势,未间伐与农田相同,轻度间伐较未间伐与农田降低12.9%,重度间伐较未间伐与农田提高6.5%,但各处理样地之间差异性均不显著。因此,弃耕地造林及间伐经营对其土壤CH4通量的影响并不显著。  各样地土壤 CH4通量均表现为春、夏、秋季吸收及冬季排放,但季节分布格局存在2种类型,农田与重度间伐样地 CH4吸收通量呈夏>春>秋分布格局,未间伐与轻度间伐则呈春≈夏≈秋的季分布格局,且两者冬季土壤CH4排放通量高于农田及重度间伐样地。故弃耕地造林及轻度间伐改变了土壤CH4通量的季节分布格局。  (4)土壤 N2O排放通量(0.025~0.037 mg·m-2·h-1)呈现农田>重度间伐>轻度间伐>未间伐的变化趋势,未间伐较农田降低32.4%,轻度间伐与重度间伐较农田降低29.7%和24.3%,两者较未间伐提高4.0%和12.0%。  弃耕地营造落叶松林与间伐经营改变了土壤 N2O排放的季节分布格局,农田样地土壤 N2O排放通量呈春≧夏≧秋≈冬的季分布格局,未间伐、轻度间伐与重度间伐样地依次呈春>夏≈秋≈冬(后两者为吸收)、春>夏>秋≈冬和春>夏≈秋≈冬季分布格局。  (5)温带弃耕地造林与间伐经营并未改变土壤CO2、CH4、N2O排放通量与气温和土壤温度的相关性,但改变了3种温室气体与土壤湿度的相关性;  (6)土壤增温潜势(13.89~18.64 t·CO2·hm-2·yr-1)呈现未间伐>农田>轻度间伐>重度间伐的变化趋势,未间伐较农田提高9.1%,轻、重度间伐较农田下降12.1%和18.7%,两者也较未间伐降低19.4%和25.5%。因此,东北温带弃耕地营造落叶松林提高了土壤增温潜势,间伐经营较大幅度降低了土壤增温潜势,故从控制土壤增温效果考虑对其采取中强度间伐(25%~50%)经营方式比较适宜。
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