导　　师： 孙建新

学科专业： G1012

授予学位： 博士

作　　者： ;

机构地区： 北京林业大学

摘　　要： 全球变暖是人类目前生存面临的最严峻环境问题,温室气体大量排放是造成全球变暖的主要原因。凋落物分解和土壤呼吸作为二氧化碳气体的主要排放途径,对全球气候变化有重要意义。然而,对于凋落物分解和土壤呼吸的机理、控制因子等问题还存在许多不确定性和争议。因此,本研究调查了中国暖温带天然林叶凋落物分解动态和土壤呼吸特征规律,选取了当地的优势树种,包括锐齿栎林、华山松／锐齿栎混交林、短柄袍林和栓皮栎林四种不同林分类型以及锐齿栎林的三个不同年龄序列(分别是40年、80年和约160年)为研究对象。凋落物分解采用分解袋的方法,土壤呼吸采用Li-Cor-8100土壤碳通量红外气体分析仪法,研究了(1)不同林型不同年龄序列森林生态系统叶凋落物分解及调控因子；(2)不同分解时期的凋落物和土壤动物对分解速率的影响；(3)不同林分类型土壤呼吸季节动态及控制因子；(4)锐齿栎林不同年龄序列不同组分土壤呼吸差异。本项研究的主要目的是了解该森林生态系统凋落物分解和土壤呼吸的时空动态、影响因子,旨在为该区的碳循环提供理论依据。论文主要研究结果如下：(1)凋落物分解速率在不同林分类型间存在显著差异,而在年龄序列中差异不显著。分解常数k值的范围从锐齿栎林的0.62到栓皮栎林的0.56。本研究中的凋落物互换实验表明凋落物在原位的分解速率比移位后的分解速率平均低5%。通过路径模型分析得出,酸不溶残留物与氮的比值(AUR/N)、土壤pH、土壤有机碳(SOC)和土壤微生物生物量碳(MBC)是该区叶凋落物分解速率的最主要调控因子,共同解释了分解常数的57.8%；且酸不溶残留物与氮的比值(AUR/N)对凋落物分解常数k值有最强的负效应。说明凋落物化学质量是影响该区凋落物分解的首要因子,而样地土壤特性是调控分解速率的第二大因子。(2)叶凋落物分解在不同处理下(新鲜凋落物、已分解凋落物、新鲜+已分解凋落物混合物)存在显著差异。新鲜凋落物的分解速率最快,而已分解凋落物的分解速率最慢,且分解速率的差异主要与凋落物的化学质量显著相关。通过线性回归分析得出,凋落物初始氮浓度(%N)、凋落物碳氮比(C/NLitter)和灰分浓度(%Ash)是导致分解速率差异的主要因素,且C/NLitter和%Ash共同解释了变量的91.9%。土壤动物对凋落物分解速率影响的实验中,仅添加樟脑球处理后的凋落物分解速率显著低于未放置樟脑球的处理。(3)林分类型土壤呼吸速率与土壤温度季节动态一致,呈单峰曲线,且土壤呼吸速率与5cm土壤温度呈显著(p<0.001)的指数式正相关。土壤温度可以解释87.76%-99.07%的土壤呼吸变异,这可以由相对高的温度有助于促进土壤生物活性来解释。混交林的土壤呼吸温度敏感性显著高于锐齿栎林和栓皮栎林,这可能与细根生物量、植物季节性效应以及土壤湿度等因素有关。土壤养分含量、土壤特性、细根生物量和微生物生物量在一定程度上影响着该森林生态系统累积土壤呼吸通量。(4)锐齿栎林三个年龄序列(40年、80年和约160年)以及不同组分的土壤呼吸速率都表现出明显的单峰型季节动态。这是由于温度变化影响土壤生物活性引起的,5cm土壤温度可以解释87.63%-97.91%的土壤呼吸变化。土壤呼吸不同组分在林龄间无明显差异,可能与林龄间土壤特性、森林生产力、微环境条件等相差不大有关。加倍凋落物的累计土壤呼吸通量显著(p<0.05)高于对照、断根和去除凋落物处理的累积呼吸量,说明增加凋落物输入为土壤提供了更丰富的养分,有利于激发土壤微生物活性。锐齿栎林累计土壤呼吸通量与土壤有机碳(SOC)、细根生物量(FR)和微生物呼吸(MR)也显著相关。

关 键 词： 凋落物分解 林分类型 林龄 路径分析 凋落物互换 土壤呼吸

分 类 号： [S71 X82]

领　　域： [农业科学] [环境科学与工程]