柳杉人工林皆伐后土壤呼吸和土壤有机碳对模拟氮沉降的响应

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1、摘要全球变暖(特别是C02浓度的升高)和氮沉降的增加诱发了～系列直接威胁到人类生存和发展的重大环境问题，成为了各国政府和科学家最为关注的全球性重大生态和环境科学问题。中国已成为世界第二大温室气体排放国，如果不能有效地解决<京都议定书》(KyotoProtoc01)中有关碳减排与增汇的科技问题，在未来的全球环境谈判中可能陷入很被动的局面。中国作为世界上人工林面积最大的国家，不仅对改善我国的生态环境状况起到重要作用，而且对固定大气中的C02也发挥了积极作用。而人工林的碳汇作用被认为是减缓全球气候变化的一种可能机制

2、和最有希望的选择之一，因而成为全球变化减缓研究的核心内容。因此，本文通过研究模拟氮沉降下华西雨屏区柳杉人工林在皆伐后土壤呼吸及土壤有机碳的变化特征，旨在为人工林碳汇功能研究提供基础数据，为人工林经营管理提供理论依据。研究结果表明：(1)柳杉人工林在皆伐后一年内，春、夏、秋、冬土壤有机碳储量差异不显著，分别为187．2i6．8tC／hm2、193．3+7．4tC／hm2、177．4+8．6tC／hm2和183．6=e5．8tC／hm2，与对照(CKI)也差异不显著；但皆伐一年内土壤总平均有机碳储量为185．44

3、-6．6tC／hm2，比对照减少T20．97tC／hm2，差异显著(p<0．05)；皆伐对柳杉人工林土壤有机碳储量的影响主要表现在0．20cm土层，与对照相比该土层有机碳储量差异显著(刚．05)，对20cm以下土层的有机碳储量影响并不明显。总体来看，皆伐导致柳杉人工林在经营初期土壤有机碳储量减少。(2)柳杉人工林在皆伐后一年内，四季土壤呼吸日变化均呈单峰曲线，最高值出现在正午12：00．14：00，最低值出现在早上8：00或傍晚18：00，且四季的土壤呼吸速率日变化值总体均大于对照(CKD。单因素模型对皆伐林

4、地(CK2)和对照(CKO的土壤呼吸拟合表明，5cm土壤温度解释了皆伐林地和对照土壤呼吸速率四季变化的72％～86．6％；但土壤含水量与皆伐林地和对照四季土壤呼吸速率均无显著相关性。可见，皆伐促进了柳杉人工林土壤呼吸，且5cm土壤温度成为影响该区域柳杉人工林皆伐林地土壤呼吸速率的主导性因子。(3)不同水平氮沉降处理下(LN、MN、HN)，柳杉人工林在皆伐后一年内土壤总平均有机碳储量差异显著(尸

5、．16tC／hm2、HN：121．6士8．69tC／hm2，分别比朱施氮的皆伐林地(CK2)减少38．4tC／hm2、49．5tC／hm2和63．8tC／hm2，且LN、MN和HN与CK2七壤总平均有机碳储量差异显著(尸

6、沉降使柳杉人工林在皆伐后一年内出现了土壤碳库“损失”，而且在接受中高浓度的外援氮输入时出现了释放一富集的循环响应。(4)不同水平氮沉降处理下(LN、MN、HN)。柳杉人工林在皆伐后一年内四季土壤呼吸日变化均呈单峰曲线，最高值出现在中午12：00．14：00，最低值出现在早上8：00或傍晚18：00。单因素模型对不同氮处理的皆伐林地土壤呼吸拟合表明，5cm土壤温度解释了CK2、LN、IVIN和HN一年内土壤呼吸速率季节变化的66％"--90．4％，但土壤含水量与CK2、LN、MN和l-IN的四季土壤呼吸速率均无

7、显著相关性。柳杉人工林皆伐林地土壤呼吸对三种水平氮沉降的响应表现为：氮沉降处理3-5个月后(春季)只有无机氮浓度≥100KgN／hm2．a的氮输入才能逐渐促进土壤呼吸，而LN输入在该阶段对土壤呼吸无明显影响；氮沉降处理&8个月(夏季)至9个月(秋季)无机氮浓度>150KgN／hm20a的氮输入开始出现抑制土壤C02排放的趋势，使土壤c02排放接近于CK2的水平：经氮沉降处理l1个月后(冬季)各样地土壤呼吸速率达到最低，且都低于CK2，对三种水平的氮输入均表现出减少土壤C02排放的响应。总体来看，皆伐林地土壤呼

8、吸对一年的氮沉降响应表为由初期促进土壤C02的排放，到中期逐渐抑制土壤呼吸速率，最后降低土壤C02捧放。关键词：柳杉人工林：皆伐；氮沉降：碳储量；土壤呼吸；响应ABSTRACTThewholeworldchangeswarm(especiallyc02density’Sascension)andthenitrogendeposition’Sincreasinginducesaseriessignif