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能量是生态学功能研究中的基本概念之一,能量在系统中的转化与流动是土壤生态系统结构与功能、控制和优化的基础。土壤生态系统的能量主要贮存在凋落物、土壤生物及土壤有机质能量库中。凋落物不仅是森林生态系统的重要养分库,也是系统能量流动的关键环节。土壤生物作为分解者在维持生态系统能量流动中起着重要的动力作用,其功能的充分发挥是对生态系统物质和能量的良性循环的有力保证。土壤有机质在土壤中的分解、合成和转化是土壤生态系统中一种主要的能流形式,不仅构成了能量转速的轨迹,且在土壤库中的累积也为土壤潜在肥力奠定了基础。土壤生态系统在结构上是呈三维空间结构的,其地域分异水平明显,且在空间上的分化受自然因素和人为因素制约,陆地表面出现了不同群落类型的土壤生态系统,因此,其能量累积与能量流动的速率是不尽相同的。 我国对不同纬度带的、不同群落类型的生态系统的研究均有涉及,但对地域分异下的土壤生态系统的能量生态还未见报道。本文通过选取黑龙江省不同纬度带与不同经度带研究区的典型样地,以凋落物、大型土壤动物及土壤有机质作为土壤生态系统能量贮存的代表性因子,通过对省域范围内不同经纬度的土壤凋落物层及0~20cm深度土壤的能量贮存的水平与垂直结构的比较与分析,进行土壤生态系统中生命层的能量贮存量的定量研究及对黑龙江省土壤生态系统中能量总贮存量的估算,这对促进温带和寒温带土壤生态系统物质循环和能量流动具有重要的生态意义,同时,在维持生态系统稳定性、提高生物生产力、加强环境建设等方面具有重要的实践意义,更为重要的是,促进了土壤动物学、土壤生态学及能量生态学的交叉研究。 土壤能量库的单位能量现存量的研究结果表明:凋落物能量库和土壤动物能量库在纬度方向上均表现为:带岭>帽儿山>塔河,在经度方向上均表现为:带岭>青冈>肇源。有机质能量库在纬度方向上表现为带岭>塔河>帽儿山,在经度方向上表现为带岭>青冈>肇源。 土壤能量库的总能量现存量的研究结果表明:黑龙江省土壤生态系统总能量现存量约为592153×104亿KJ,接近于6.0×109亿KJ。不同能量库能量分布表现为:有机质>凋落物>土壤动物,凋落物能量约为8.6×107亿KJ,土壤动物能量约为10×104亿KJ(不足土壤总能量的2‰),有机质能量约为5.8×109亿KJ(占土壤总能量的98%以上);不同土地类型的能量分布表现为:林地>耕地>草地>沼泽地,林地土壤能量大约为5.1×109亿KJ(占土壤总能量的85%以上),耕地大约为6.2×108亿KJ(占10%以上);草地大约为1.4×108亿KJ(不足2.5%);沼泽地约为2.6×107亿 KJ(不足0.5%);不同区域能量分布表现为:大兴安岭>小兴安岭>东部山地>中部草地>西部沙地;大兴安岭大约为4.2×109亿KJ(占土壤总能量的70%以上),小兴安岭大约为7.3×108亿KJ(占10%以上),东部山地和中部草原均在4.4×108亿KJ浮动(均占7%~8%之间),而西部沙地大约为2.4×107亿KJ(不足0.5%)。 土壤能量现存量与土壤理化因子的相关分析表明:全氮量、碳氮比和含水量在各个研究地点中与有机质能量现存量均呈正相关性,全氮量与各个研究地点有机质能量现存量均呈极显著正相关性,pH值与各个研究地点有机质能量现存量均呈负相关性,速效磷、全磷和速效钾对土壤有机质能量现存量的相关性影响则表现出正负相关交叉的情况;含水量、全氮量、碳氮比、全磷、速效钾与不同土地类型有机质能量现存量呈正相关关系,全氮、全磷与不同土地类型有机质能量现存量均呈极显著正相关,pH值、速效磷与不同土地类型有机质能量现存量则呈正负相关交叉情况。