长期排水造林对云贵高原亚热带泥炭藓沼泽土壤理化性质的影响

探究排水造林对亚热带泥炭藓沼泽土壤理化性质的影响,为科学保护与恢复该类型湿地提供理论基础。选择贵州娘娘山湿地天然泥炭藓沼泽为对照样地,选择经立地条件相似的泥炭藓沼泽排水造林20年形成的柳杉林为处理样地,比较二者表层(0~10cm)土壤理化性质的差异。主要结果:1)泥炭藓沼泽土壤总碳含量、总氮含量、pH、碳与磷质量比(C∶P)、氮与磷质量比(N∶P)、速效钾含量、硝态氮含量、铵态氮含量、土壤质量含水量显著高于柳杉林土壤相应的指标值(P<0.05);泥炭藓沼泽土壤容重显著低于柳杉林土壤容重;2)主成分分析显示,长期营造柳杉林后土壤理化性质总体已发生明显分异;3)土壤总碳含量与总氮含量呈极显著正相关(P<0.01),且二者与C∶P,N∶P,速效钾含量、硝态氮含量、质量含水量呈极显著正相关(P<0.01),与土壤容重呈极显著负相关(P<0.01),C∶P,N∶P,铵态氮含量、硝态氮含量、速效钾含量两两之间呈极显著正相关(P<0.01)或显著正相关(P<0.05);土壤质量含水量与容重呈极显著负相关(P<0.01)。总之,泥炭藓沼泽长期营造柳杉林后,表层土壤大量有机质发生氧化分解,土壤含水量显著降低,容重显著增加,土壤磷限制缓解,土壤理化性质总体发生明显分异,由泥炭土转变为矿质土。

排水造林对小兴安岭沼泽甲烷排放的影响

沼泽排水造林是近年来小兴安岭湿地遭受到的主要干扰类型之一。以小兴安岭天然沼泽湿地-苔草(Carexschmidtii)沼泽和灌丛沼泽,以及沼泽排水后营造(大垄排水造林)的10a和20a兴安落叶松(Larixgmelinii)人工林为研究对象,利用静态暗箱-气相色谱法观测兴安落叶松人工林甲烷通量与天然苔草沼泽和灌丛沼泽的差异及其相关环境影响因子,探讨排水造林对甲烷通量的影响及其影响机制。结果表明:天然沼泽和落叶松人工林甲烷通量都有明显的季节变化规律,但人工林甲烷通量峰值出现的时间和频率与天然沼泽不同,峰值相对较小,有吸收甲烷的现象出现。10a和20a落叶松人工林甲烷排放通量显著(10a落叶松人工林p=0.005,20a落叶松人工林p=0.009)低于天然苔草沼泽和灌丛沼泽的平均值。苔草沼泽、灌丛沼泽、10a和20a落叶松人工林生长季(150d)甲烷排放总量分别为(6.66±8.31)g.m-.2a-1,(0.32±0.31)g.m-.2a-1,(0.13±0.50)g.m-.2a-1和(-0.11±0.20)g.m-.2a-1。沼泽排水造林后甲烷排放量减少的主要原因为水位下降和维管植物的减少;此外,排水沟相对面积减少也是导致人工林甲烷排放速率降低的原因之一。

排水造林对大兴安岭湿地生态系统碳储量的影响

采用样带调查与对比分析方法,研究大兴安岭人工落叶松沼泽林的生态系统碳储量（植被、凋落物及土壤）和年固碳量沿湿地过渡带环境梯度（0-400 m）分布格局,并与相应生境天然湿地对比分析,揭示排水造林对湿地碳储量及固碳能力的影响规律。结果表明：1）人工沼泽林与天然湿地的植被碳储量（6.49-59.95和3.24-78.97 t/hm2）沿过渡带环境梯度均呈递增趋势,排水造林使过渡带100-300 m生境植被碳储量显著提高了43.9%-240.8%（P〈0.05）,300-400 m生境植被碳储量显著降低了24.1%（P〈0.05）;2）两者凋落物碳储量（1.61-4.69和1.51-4.34 t/hm2）沿过渡带环境梯度也呈递增趋势,排水造林使100-200 m生境凋落物碳储量显著提高了84.1%（P〈0.05）;3）土壤碳储量（163.03-308.68和192.09-382.91 t/hm2）沿过渡带分别呈先高后低且恒定与递减趋势,排水造林使0-300 m生境土壤碳储量显著降低了19.4%-43.4%（P〈0.05）;4）两者生态系统碳储量（227.68-316.78和275.40-387.67 t/hm2）分别呈现0-100 m高、100-400 m低且恒定和0-300 m高且恒定、300-400 m低的不同分布格局,且排水造林使0-300 m生境生态系统碳储量显著降低了18.3%-31.2%（P〈0.05）;5）净初级生产力与年固碳量（3.67-10.34、8.03-10.77 t/（hm2·a）;1.59-4.87、3.24-5.07 t/（hm2·a））沿过渡带分别呈递增与恒定分布,排水造林使过渡带0-100 m生境净初级生产力与年固碳量显著降低了54.3%和50.9%（P〈0.05）,100-400 m生境净初级生产力与年固碳量有所增加或减少但不显著（-19.3%-18.7%和-20.1%-17.3%,P〉0.05）。因此,排水造林显著降低了沼泽湿地生态系统碳储量,但对其固碳能力影响相对较弱。

排水造林对温带小兴安岭沼泽湿地碳源/汇的影响

【目的】从生态系统尺度揭示排水造林干扰对温带沼泽湿地碳源/汇功能的影响规律及其影响机制,以期为湿地碳汇管理提供科学依据。【方法】选取小兴安岭沼泽湿地排水造林后不同时期(10,30年)形成的人工兴安落叶松林及天然草丛沼泽为研究对象,采用静态箱-气相色谱法、碳/氮分析仪测定法与相对生长方程法,同步测定10,30年生人工兴安落叶松林及相应立地上天然草丛沼泽的土壤呼吸(CO_2、CH_4)碳排放量、植被净初级生产力与年净固碳量,并依据生态系统净碳收支平衡揭示排水造林对温带沼泽湿地碳源/汇的影响规律。【结果】排水造林改变了草丛沼泽CH_4排放的季节变化趋势,由单峰排放型转化为排放与吸收交替型,并使CH_4源/汇功能发生了转化,由草丛沼泽CH_4强排放源(年通量1.780 mg·m^(-2)h^(-1))转化为人工林CH_4弱吸收汇(年通量-0.006 mg·m^(-2)h^(-1));排水造林对草丛沼泽土壤CO_2排放年通量(168.07~220.43 mg·m^(-2)h^(-1))并无显著影响,10,30年生人工兴安落叶松林土壤CO_2排放年通量分别较草丛沼泽降低12.8%(P>0.05)和提高14.3%(P>0.05);排水造林改变了草丛沼泽CH_4和CO_2排放主控因子,即其CH_4主控因子由30~40 cm土壤温度转化为与土壤温度不相关,草丛沼泽土壤CO_2主控因子为气温及0~30 cm土壤温度,10和30年生人工林排水垄转化为气温及0~40 cm土层土壤温度、而排水渠转化为气温及地表温度(30年生人工林)或与气温及土壤温度均不相关(10年生人工林);10年生人工林植被净初级生产力和年净固碳量(10.51和4.68 t·hm^(-2)a^(-1))显著低于草丛沼泽(15.44和6.74 t·hm^(-2)a^(-1))31.9%和30.6%(P<0.05),而30年生人工林植被净初级生产力和年净固碳量(14.40和6.39 t·hm^(-2)a^(-1))却与草丛沼泽相近(-6.7%和-5.2%,P>0.05);10年生人工林碳汇(0.72 t·hm^(-2)a^(-1))显著低于草丛沼泽(2.08 t·hm^(-2)a^(-1))65.4%(P<0.05),30年生人工林碳汇(1.20 t·hm^(-2)a^(-1))仍低于草丛沼泽但差异性不显著(-42.3%,P>0.05)。【结论】10年生兴安落叶松人工林显著降低小兴安岭草丛沼泽湿地碳汇功能近2/3,其碳汇功能恢复至少需要30年以上时间,故应避免对温带沼泽湿地进行排水造林。

冻融交替对不同年代排水造林湿地土壤微生物活性及有机碳密度的影响

以小兴安岭湿地土壤为研究对象,基于室内分析和冻融实验,分析了冻融作用下不同年代排水造林湿地土壤微生物量、酶活性以及有机碳密度的变化趋势,探讨了不同年代排水造林湿地土壤微生物活性与有机碳密度之间的相关关系,以期为深入认识冻融期间高寒高纬度地区土壤碳循环过程提供参考依据。结果表明:(1)冻融次数对土壤微生物量碳、氮含量影响显著(P<0.05),经历9次冻融循环后,土壤微生物量碳、氮含量比冻融前明显减少;在三种不同年代排水造林的湿地中,排水时间越短,土壤微生物量碳、氮含量下降幅度越大,表明长时间的反复冻融交替可能导致土壤微生物量的进一步减少。(2)冻融前后,土壤蔗糖酶和淀粉酶活性均表现为下降趋势,且多次冻融交替后,-25~5℃冻融处理比-5~5℃冻融处理酶活性更低,表明较大的冻融温差更能降低土壤酶的活性度。(3)随着冻融次数和冻融温度的变化,四种湿地的土壤有机碳密度基本保持稳定,但其与土壤微生物量、酶活性却存在着高度的正相关性,通过探究微生物活性所调控的土壤过程,可以直接或间接了解土壤有机碳密度的变化趋势,便于从本质上验证其响应机制。

排水造林对泥炭沼泽湿地碳循环的影响

湿地在全球气候变化中扮演着重要作用,当湿地排水后,地表水位下降,湿地土壤有氧层增加,CO2排放速率增加,CH4排放速率减少,进而影响全球温室气体的浓度。本文综述了国内外有关湿地排水对土壤CO2、CH4、N2O温室气体和土壤碳储量影响的研究进展,指出了应加强研究的方向,可为湿地恢复和碳管理的研究提供参考。

排水造林对泥炭沼泽湿地碳循环的影响概述

湿地仅占全球陆地表面很小的一部分,却是全球陆地生态系统的碳汇,在全球碳循环中发挥着重要的作用。湿地排水后,地表水位下降,湿地土壤有氧层增加,CO2排放速率增加,CH4排放速率减少,进而影响湿地生态系统的碳汇功能。综述了当前国内外有关湿地排水对土壤CO2和CH4温室气体和土壤有机碳储量影响的研究进展,研究表明:森林湿地选择适当择伐可能有利于减缓大气温室气体(CO2和CH4)的排放。这将为我国基层林业局湿地恢复和碳管理,以及湿地经营提供参考价值。

探究排水造林对泥炭沼泽湿地碳循环的影响

出于恢复被破坏湿地,降低温室气体排放的考虑,本文将着重分析排水造林给泥炭沼泽湿地土壤CO2、CH4及有机碳储量的影响规律,明确排水造林对泥炭沼泽湿地碳循环的影响情况,为后续的研究工作奠定基础。

排水造林对小兴安岭湿地土壤溶解性有机碳生物降解和淋溶的影响

以小兴安岭湿地为研究对象,分析了不同年代排水造林的森林沼泽湿地土壤溶解性有机碳(DOC)含量变化及生物降解特征,探讨了排水造林时间对土壤DOC及无机氮(NH+4-N+NO-3-N)淋溶动态变化的影响.结果表明:1排水造林时间对土壤DOC含量变化影响显著(p<0.05).2003年(PS03)、1992年(PS92)、1985年(PS85)排水造林后的人工兴安落叶松湿地土壤DOC含量均低于未排水造林的天然兴安落叶松苔草湿地(XATC),且排水造林时间越长,土壤DOC含量越少.2在生物降解过程中,土壤DOC的变化趋势表现为初期降解速率较快,而后逐渐减慢并趋于稳定.其中周转时间为1 d的易降解DOC所占比重表现为:PS92>XATC>PS03>PS85,表明排水时间达到一定阈值后,易降解DOC部分可能会转化为难降解部分.3在淋溶过程中,随着淋溶次数的增加,淋出液中DOC含量呈现为先增加后减小的趋势,淋溶1 d后,不同年代排水造林的森林沼泽湿地土壤DOC的淋失率表现为:PS85>PS92>PS03>XATC,表明排水造林时间越长,土壤DOC淋失率越大,因此长时间的排水造林改造可能进一步影响土壤养分的贮量及其有效性.

排水造林对小兴安岭沼泽湿地土壤酶活性及氮含量的影响

选取不同排水年限的兴安落叶松人工林湿地(1974,1985,1992,2003年排水)和天然兴安落叶松沼泽湿地,研究排水对小兴安岭沼泽湿地土壤酶活性及氮素含量的影响。结果表明:湿地排水造林后,表层土壤脲酶活性降低47.3%~84.3%;蔗糖酶活性降低49.2%~72.4%。表层土壤NH_3-N降低了6.9%~19.7%;NO_3^--N降低了63.2%~80.3%。在垂直剖面上,排水湿地的NH3-N含量随土层深度增加而增大,天然森林湿地随土层深度增加而减小。排水对土壤表层土壤酶活性及各氮素含量影响显著(P<0.05)。

冻融作用对小兴安岭典型湿地土壤活性有机碳的影响

以小兴安岭天然兴安落叶松沼泽湿地以及2003年、1992年、1985年开始进行排水的兴安落叶松人工林湿地为对象,研究冻融作用对不同类型湿地土壤活性有机碳的影响。结果表明:4种湿地土壤有机碳(SOC)含量差异显著(P<0.05),但随着冻融次数的增加,土壤SOC含量基本不变。经历1,2,4,9次冻融循环后,-5—5℃冻融处理下,其含量比冻融前仅分别变化1.64%,9.68%,2.32%,2.17%,-25—5℃冻融处理下,分别变化2.55%,6.45%,3.00%,2.36%,表明短期的冻融交替对土壤SOC总量变化的影响不大。冻融前后,4种湿地土壤轻组有机碳(LFOC)占SOC的比重变化不明显(P>0.05),但随着冻融次数的增加,土壤LFOC含量先减少后增加,且9次冻融后略高于对照。1次冻融后,土壤DOC含量达到最大值,-5—5℃冻融处理下,分别为323.45,278.21,235.68,180.53 mg/kg,-25—5℃冻融处理下,分别为314.75,256.93,238.25,204.44 mg/kg。此外,土壤微生物量碳(MBC)占SOC比重在冻融前后变化也不明显(P>0.05),但总体上排水造林时间越长,土壤MBC占SOC比重变化越明显。

冻融作用对小兴安岭湿地土壤溶解性有机碳和氮素矿化的影响

以小兴安岭湿地土壤为研究对象,基于冻融模拟试验和室内分析,对比研究了不同冻融环境下土壤溶解性有机碳（DOC）含量变化趋势及其氮素矿化特征。结果表明：无论是（-5）~5℃还是（-25）~5℃冻融处理,天然兴安落叶松湿地、灌丛湿地以及2003年,1992年排水造林后兴安落叶松湿地4种土壤的DOC含量均差异显著（P〈0.01）,且随着冻融次数的增加,土壤DOC含量均呈现先增加后减小的趋势,1次冻融循环后达到最大值,其平均含量分别为580.05 mg/kg,546.11 mg/kg,475.38 mg/kg,423.52mg/kg,表明冻融作用对土壤DOC短期效应明显。冻融次数对2003年排水造林后湿地土壤DOC含量影响极显著（P〈0.01）,而对1992年排水造林后湿地土壤DOC含量影响显著（P〈0.05）。土壤铵态氮含量先增加后减少,2次冻融循环后达到最大值,其平均含量分别为68.92mg/kg,53.34mg/kg,21.57mg/kg,22.09mg/kg,而土壤硝态氮含量先减少后增加,1次冻融循环后达到最小值,其平均含量分别为4.86mg/kg,3.91mg/kg,10.62mg/kg,10.10mg/kg,但（-25）~5℃比（-5）~5℃冻融处理的氮矿化程度高,表现出冻融循环能够促进氮素矿化,且较大的冻融温差更能加速矿化进程。