采伐剩余物管理措施对杉木人工林土壤碳氮库的影响

【摘要】人工林生态系统在全球碳氮循环中占有重要地位,研究人工林经营管理方式对森林土壤碳氮库的影响,在计算区域森林生态系统碳收支平衡和森林土壤肥力变化方面具有重要意义。本文对福建省南平市峡阳国有林场5种采伐剩余物管理措施(收获采伐剩余物和地被层、全树收获、仅收获树干和树皮以及加倍采伐剩余物、炼山)下二代杉木(Cunninghamialanceolata(Lamb.)Hook)人工林进行长期定位研究,分析不同处理样地0—40cm深度土壤全碳和全氮含量(0—15年)、0—20cm深度土壤易变性碳氮含量(9—15年)和杉木15年生时土壤呼吸的监测数据,深入探讨采伐剩余物管理措施对杉木人工林土壤碳氮库的影响机制。研究结果表明：(1)加倍采伐剩余物处理样地5次取样年份(造林第3年、第6年、第9年、第12年和第15年)0—10cm土层土壤全碳、全氮含量均高于其他处理样地,但单因素方差分析显示,不同采伐剩余物处理样地0—10cm、10—20cm和20—40cm土层全碳、全氮含量在5次取样年份均没有显著差异(P>0.05)。重复测量方差分析显示,杉木造林15年期间土壤全碳、全氮含量随年份显著变化(P<0.01),但处理措施以及处理措施与取样年份的交互作用对3个土层土壤全碳、全氮含量影响不显著(P>0.05)。杉木15年生时,不同处理样地3个土层碳储量差异不显著(P>0.05),其0—40cm土层碳储量平均值为88.71Mghm-2。(2)0—10cm和10—20cm土层,所有取样年份(第9年、第12年和第15年)采伐剩余物管理措施对冷水、热水和2MKC1提取的土壤可溶性有机碳含量没有显著影响(P>0.05)；0—10cm和10—20cm土层,杉木12年生时加倍采伐剩余物样地冷水和热水提取的可溶性总氮含量均显著高于除保留采伐剩余物样地外的其他3种处理样地(P<0.05),采伐剩余物管理措施对9年生和15年生杉木3种方式提取的土壤可溶性氮含量影响不显著(P>0.05)；采伐剩余物管理措施在3次取样年份对0—10cm土层轻组有机碳含量影响不显著(P>0.05),杉木9年生时10—20cm土层加倍采伐剩余物样地和保留采伐剩余物样地土壤轻组有机碳含量显著高于全树收获样地、收获采伐剩余物和地被层样地以及炼山样地(P<0.05),其他年份处理样地之间差异不显著；0—10cm和10—20cm土层,3次取样年份采伐剩余物管理措施对土壤矿质氮含量影响不显著(P>0.05)。重复测量方差分析表明,采伐剩余物管理措施仅对热水浸提可溶性氮含量有显著影响,对冷水和2MKCl溶液提取的土壤碳氮含量影响不显著。(3)杉木15年生时,采伐剩余物管理措施对杉木林全年和不同季节的土壤呼吸速率、土壤温度以及土壤湿度均没有显著影响(P>0.05)。土壤呼吸速率呈现明显的季节动态,最高值出现在2012年6月(3.09μmolCO·2m-2s-1,5种处理平均值),最低值则出现在2012年2月(0.69μmolCO·2m-2s-1)。土壤呼吸主要受土壤温度的驱动,土壤温度能解释土壤呼吸速率变化的55.8%—72.6%。5种处理样地之间土壤呼吸Q10值和年通量差异均不显著(P>0.05),所有样地Q10值和年通量的平均值分别为2.14和701.17gC·m-2。采伐剩余物管理措施对0—10cm土层冷水、热水和2MKCl溶液浸提的土壤可溶性有机碳含量没有显著影响。冷水和2MKCl溶液浸提的土壤可溶性有机碳含量分别与取样月份和年均土壤呼吸速率显著正相关。研究表明,采伐剩余物管理措施对亚热带地区杉木人工林土壤碳氮库没有显著影响。
【作者】胡振宏；
【导师】杨玉盛；黄志群；
【作者基本信息】福建师范大学，自然地理学，2013，硕士
【关键词】杉木；土壤全碳；全氮；土壤易变性碳氮；土壤呼吸；采伐剩余物管理；

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