黄龙山林区林地开垦和弃耕地造林对土壤的有机碳的影响

摘要

土壤有机碳是一个巨大的碳库，是大气中CO2的源和汇，对准确预测生态系统是否遭到破坏及修复后其动态变化和向大气中的扩散程度具有重要意义，已成为目前研究的热点问题之一。截至目前，针对同一地区林地开垦和弃耕地造林后土壤有机碳动态变化过程的研究尚且薄弱（或者报道较少）。本文采用13C同位素示踪法分析了黄龙山地区林地开垦4年、50年和100年后的有机碳来源及团聚体有机碳变化情况，并测定了弃耕地造林18年、24年、48年、100年及200年后的有机碳恢复动态过程，研究了造林50年林型对土壤和团聚体有机碳恢复的影响。研究结果表明:
　　(1)对研究区林地开垦不同年限、不同土层的土壤有机碳林地开垦后变化过程分析结果表明，土壤有机碳在开垦初期流失较快(0.64 Mg/ha/yr)，而开垦后期流失速度变缓慢(0.04 Mg/ha/yr)并逐渐趋于平衡，达到(0.21 Mg/ha/yr)。这种趋势与农地土壤有机碳变化趋势一致，即大部分有机碳的损失在开垦后的前几年。
　　(2)天然林开垦为农地后，在0-10 cm土层大团聚体有机碳含量下降了2.0-11.3g/kg，10-20 cm土层大团聚体有机碳含量下降了1.9-5.1g/kg。0-10 cm土层，微团聚体和＜0.053mm颗粒分别下降1.5-8.9g/kg和1.5-8.9g/kg;10-20cm土层，分别下降1.3-2.6g/kg和0-2.7g/kg。同样土壤团聚体有机碳密度有相似的变化趋势，在0-10 cm和10-20 cm土层，在开垦初期各团聚体有机碳密度均比开垦后期下降更快。
　　(3)弃耕地造林后，总有机碳的增加主要集中在0-10 cm土层。0-10 cm土层有机碳含量和密度分别增加了5.0-32 g/kg和8.0-25Mg/ha;10-20cm土层机碳含量和密度分别增加了3.0-26 g/kg和7.0-20 Mg/ha。0-10 cm土层有机碳的积累速率显著高于10-20土层，表明造林后土壤有机碳的积累主要是来源于凋落物而非根系。造林后，新输入有机碳大量增加，原有机碳缓慢损失，表明土壤有机碳的积累主要受源于林地根系和凋落物有机碳的输入所影响，而不是受原生有机碳的损失所影响，且在深层土壤尤其明显。
　　(4)对造林后五种不同的林地类型和农地的对照的研究表明，造林50年后，对土壤结构的影响与林地类型有关，桦树林对改善土壤结构潜能最高，然而油松林改善土壤结构的潜能最低。造林后，林地土壤有机碳含量的增加主要在0-10 cm土层，桦树和灌木林地主要影响深层土壤。
　　(5)黄龙山林区造林50年后，在0-20 cm土层有机碳密度高于相对应的农地256％-423％。在该地区，未受破坏的森林土壤比林地转化为耕地的土壤高526％。表明毁林对有机碳的破坏要高于造林对有机碳的恢复。因此，在未来的土地利用上，首先是基于林地的保护，其次才是植树造林。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 选题的背景和意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 土壤有机碳对造林和毁林的响应

1．2．2 影响土壤有机碳变化的因素

1．2．3 用δ13C法测定土壤有机碳来源

1．2．4 小结

2 研究内容和方法

2．1 研究区概况

2．2 研究内容

2．3 样地设置与采样方法

2．3．1 样地设置

2．3．2 采样方法

2．4 测定方法

2．5 数据处理

3 结果与分析

3．1 林地开垦过程中土壤有机碳变化

3．1．1 土壤总有机碳变化

3．1．2 土壤有机碳来源变化

3．1．3 轻组有机碳变化

3．2 林地开垦过程中土壤团聚体有机碳的动态

3．2．1 土壤团聚体分布

3．2．2 土壤团聚体有机碳含量和密度变化

3．3 弃耕地造林后土壤有机碳恢复动态

3．3．1 土壤总有机碳的增长

3．3．2 新输入有机碳变化

3．3．3 原有机碳变化

3．4 弃耕地造林对土壤和团聚体有机碳的影响

3．4．1 对土壤结构的影响

3．4．2 对土壤有机碳的影响

3．4．3 对团聚体有机碳的影响

4 结论

4．1 主要研究结果

4．2 问题与展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的文章