东北东部落叶阔叶林生态系统可溶性碳氮与颗粒碳氮通量

【摘要】可溶性碳氮(DC/DN)和颗粒碳氮(PC/PN)通量作为森林生态系统碳氮收支的重要组分,在森林碳氮循环及其固碳功能中具有重要意义,但常因认识不足、测定困难等而在森林碳汇研究中被忽略。本研究以东北东部山区两个温带天然落叶阔叶林——蒙古栎林(MO)和杂木林(MD)生态系统为对象,针对伴随大气降雨、降雨在林分尺度上的再分配和集水区尺度上径流输出3个水文过程的DC、DN、PC、PN输入输出过程开展了系统的监测,以揭示温带森林生态系统的DC、DN、PC、PN通量过程及其影响因素。2012-2013年两个生长季林外降雨主要集中在每年的6—8月。MO的穿透雨量显著高于MD,分别占同期林外雨量的80%和73%。两个林分的树干径流量差异不显著,均占同期林外降雨量的5%,年际间略有差异。降雨再分配格局主要受林外降雨特征(降雨量、降雨强度等)和冠层结构等因素的综合影响。研究期间林外雨总碳输入量为9.94gCm-2a-1,总N输入量为0.85gNm-2a-1。DC与DN是林外雨碳氮输入的主要组分。MO和MD林内雨(穿透雨+树干径流)总碳输入量分别为17.85gCm-2a-1和19.97gCm-2a-1,总氮输入量分别为1.59gNm-2a-1和1.33gNm”2a-1。穿透雨量在林内雨总量上占有绝对优势,因此穿透雨是林内雨碳氮输入量的主体,分别占两个林分林内雨总碳输入量的90.1%和92.2%,总氮输入量的95.3%和94.8%。受降雨季节分配的影响,林外雨和林内雨DC/DN和PC/PN的输入主要集中在每年的6—8月。蒙古栎林穿透雨的DOC浓度显著低于杂木林,DN浓度和输入量显著高于杂木林,树干径流的DOC浓度显著高于杂木林,但两个林分DC和PC输入量没有显著差异。林外雨与林内雨的溶质浓度均受降雨量、穿透雨量和树干径流量不同程度的的影响,溶质浓度与水量之间多呈幂函数或对数函数关系。集水区尺度上,径流总碳输出量为6.30gCm-2a-1,总氮输出量为0.44gNm-2a-1。其中DC和DN是径流碳氮输出的主要形式,分别占总碳和总氮量的88.5%和81.3%。2012年总碳输出量低于2013年,但总氮输出量高于2013年。径流DOC、DN浓度与流量呈显著的线性关系,但在一年的不同阶段表现形式各异；而径流DIC浓度则与水温呈显著的幂函数关系。研究结果表明,以森林生态系统为中心,温带阔叶林生态系统对可溶性和颗粒C、N表现为净吸收效应,吸收值为3.64gCm-2a-1和0.41gNm-2a-1。DC、DN分别是降雨输入与径流输出的主要形式,林冠对大气降雨的C、N沉降具有很大的增强作用。这种增强作用除了降雨对树冠的淋溶作用,还受花粉沉降、凋落物碎屑以及林冠层昆虫排泄物的影响。集水区尺度上的C、N输出是水因子驱动下的运输过程,受水文过程、生物过程和物理化学过程的综合影响,溶质浓度在不同时间阶段有很大的差异,水输出量与DOC、DN浓度均为线性关系,但在不同阶段表现形式各异。
【作者】孙忠林；
【导师】王传宽；
【作者基本信息】东北林业大学，生态学，2014，博士
【关键词】温带森林；可溶性碳；颗粒碳；可溶性氮；颗粒氮；

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