杉木林皆伐后不同更新方式对土壤CO2和N2O排放的影响

来源 :浙江农林大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:potato_212
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皆伐后采取的森林更新模式有利于快速形成新的林分。然而,皆伐后的森林更新也会引起土壤的各种变化,从而影响到土壤CO2和N2O的排放。作为我国面积最大的人工林树种,杉木具有生长速度快,固碳能力强的特点,对固碳减排、减缓气候变化具有重要作用。然而多代连作的杉木人工纯林出现了林分生产力下降和地力衰退等问题,也大大削弱了杉木林的固碳功能。因此,杉木人工林皆伐后会保留或引入阔叶树,这种更新模式是改善林分结构、提高林地生产力和改善生态服务功能的有效途径。但是,森林更新也可能会影响土壤CO2和N2O的排放。然而,这种影响并未受到应有的关注。为此,本研究在浙江杭州临安杉木人工林为研究对象,采用静态箱-气相色谱法,以不皆伐为(UC)对照,探讨了皆伐后第一年不保留剩余物保阔+第二年全面割灌除草(CC_O)和皆伐后炼山+第二年整地挖穴植苗全面割灌除草两种更新模式下土壤CO2和N2O的变化(CCB_SO)。经过两年的监测,研究表明:(1)各处理间土壤5cm温度的月变化和年动态变化一致。与不皆伐对照样地相比,皆伐后更新样地内土壤温度都显著升高,表现为UC<CC_O<CCB_SO。皆伐能显著提高土壤温度,皆伐后的炼山比不炼山能显著提高土壤温度。(2)各处理间土壤0-5 cm湿度的月变化和年动态变化一致。与不皆伐对照样地相比,皆伐后更新样地内土壤5cm温度都显著降低,表现为UC>CC_O>CCB_SO,皆伐能显著降低土壤湿度,皆伐后的火烧比不火烧能显著降低土壤湿度。(3)各处理间的土壤CO2通量在试验期的两年呈现相反的变化。第一年,UC>CC_O>CCB_SO。与未皆伐的对照相比,CC_O和CCB_SO的土壤CO2通量分别下降了14.3%和25.1%。第二年,CCB_SO>CC_O>UC。与未皆伐的对照相比,CC_O和CCB_SO的土壤CO2通量分别上升了37.1%和73.5%。说明皆伐不保留剩余物显著降低了土壤CO2通量,火烧处理比未火烧又显著降低了土壤CO2通量;皆伐后的割灌除草显著增加了土壤CO2通量,整地、挖穴、植苗和抚育等一系列经营措施又显著增加了更多了土壤CO2通量。(4)各处理间的土壤N2O通量在试验期的两年呈现不同的变化。第一年,UC=CC_O<CCB_SO,三个处理的土壤N2O年平均通量分别为25.7,26.4,35.6μg m~2h-1,CCB_SO处理下土壤N2O通量增加了38.5%。第二年,CCB_SO>CC_O>UC,三个处理的土壤N2O年平均通量分别为23.4,36.5,44.6μg m~2 h-1,CC_O和CCB_SO处理下土壤N2O通量分别增加了56.0%和90.6%。皆伐不保留剩余物不影响土壤N2O通量,皆伐后火烧处理显著增加了土壤N2O通量;皆伐后的割灌除草显著增加了土壤N2O通量,整地、挖穴、植苗和抚育等一系列经营措施又显著增加了更多了土壤N2O通量。(5)皆伐不保留剩余物和仅割灌除草在短期内对土壤p H值都没有显著性影响;皆伐后进行的火烧显著增加了土壤p H值。对土壤p H值没有显著性影响,以人工更新为主样地内进行的整地、挖穴、植苗和抚育等一系列经营措施会增加土壤p H值。(6)皆伐不保留剩余物或皆伐后炼山在短期内都能显著减少土壤碳贮量(0-20cm),皆伐后进行的火烧并不会减少更多的碳贮量。以萌蘖更新为主样地内进行的全面割灌除草对土壤碳贮量(0-20 cm)没有显著性影响,以人工更新为主样地内进行的整地、挖穴、植苗和抚育等一系列经营措施会减少土壤碳贮量。(7)在三个处理下,土壤CO2排放与土壤5cm处温度呈指数相关(p<0.001),土壤含水率与土壤CO2通量的线性模型有显著相关性(p<0.05或p<0.01)。皆伐后不同更新模式改变了土壤CO2通量的土壤温度敏感性,两年都呈现UC>CC_O>CCB_SO的趋势,说明人为干扰程度越高,土壤温度敏感性越低。土壤温度与湿度相比,土壤温度是更主要的影响因子,土壤湿度并不是限制性影响因素。(8)对照不皆伐(UC)、皆伐(CC_O)和皆伐火烧(CCB_SO)三个处理的土壤N2O通量与土壤温度之间均有极显著的正相关性(p<0.001)。第一年,土壤N2O通量与土壤湿度没有相关性。第二年,土壤N2O通量与土壤湿度有显著的正相关。(9)为减少土壤CO2和N2O的排放,在人工林经营管理中,应尽量减少对土壤不必要的扰动,尽量减少经营强度。
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