冻融交替作用与林木生态碳循环的关联探究.doc

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1、冻融交替作用与林木生态碳循环的关联探究摘要：在林业试验地区选取当地代表林木植被的应季落叶进行实验室培养分析，对比冻融处理后的不同应季落叶C02排放速率和未处理落叶C02进行比照，同时在培养完毕后系统检测残留物内各种元素含量。研究成果显示，单就C02排放速率而言，落叶经冻融处理后该数值明显下降，并且这一下降趋势与培养时长呈正比延伸。而应季落叶经冻融处理后可有效地避免有机碳的C02化流失，从而有效地保障了土壤有机物的残留量，最终极大地促进区域内林木的营养元素蓄积和最终成材。关键词：碳循环；冻融交替；土壤营养蓄积中图分类号：S71&5文献标识码：A

2、众所周知，森林生态系统作为自然生态的主流模块，其系统内物质能量循环多依靠微生物对秋季落叶的分解发酵并将英内的有机物和无机物转化为土壤养分，以供林木牛长发育。研究显示，秋季落叶分解发酵产物供给了林木90%以上的氮元索和磷元索及60%以上的矿物质。由此可知，生态圈及食物链的基层生化及能量循环其主体取决于落叶分解后的土壤营养蓄积[1],这对植物生态系统具有突出的科学意义。在高纬度地理区域，英突出环境特征便是季节性冻融作用，该作用可对植物腐殖物的有机矿化和矿物质活化产生影响。本次研究便由此入手，以实验室模拟冻融交替过程对枯落物分解及其内部碳含量的影响

3、。1材料与方法1.1试验材料本次研究选取蒙古栋、械树和红松的应季落叶叶片，在试验开始前除去表面杂物。而后将落叶样品随机划分为两个组堆：将一个组堆的样品进行风干处置，而后检测其内c、N、卩三种元素的含量［2］；第2组堆至于-4°C条件下冷藏，以备作为冻融交替试验的原料。1・2取材地简述本次试验选取吉林省汪清县百草沟镇林业工作站(43。18’N,129°45’E),海拔806mo属大陆性中温带多风气候，冬长夏短，四季分明，垂直变化明显，年平均气温3.9°C,年平均降雨量为580mm,无霜期为110〜141天，年日照时数为2700ho1.3试验方法

4、对冷藏样品施以室内口然模拟冻融交替试验，试验期间定期检测统计样品的CO2排放总量，待试验周期完全终结后，检测实验样品内的碳残留量。1.3.1落叶呼吸碳释放的测定将试验样品分别进行单品分解与混合分解处理，即蒙古栋落叶分解、械树落叶分解、红松落叶分解和3种落叶混合分解，将浸泡沥干处置后的样品萱入早已盛有装有氢氧化钠溶液小瓶的培养瓶内，以吸收叶片呼吸释放的C02o而后模拟-15°C〜15°C的冻融交替环境，将一半培养瓶作为交替组放置于该环境下。而后逢特定H期更换氢氧化钠溶液小瓶，将取出小瓶内的氢氧化钠溶液倾入烧杯内滴入过量的氯化锁溶液，再以稀盐酸反

5、滴定该混悬液，最终确定C02排放量。另一半作为恒温组置于15°C恒温箱中予相同处理。1.3.2残留的碳含量测定待为期35口的滴定试验结束后，将所有样品冋收称重，并检测和分析其内的碳残留量，最终将所有实验数值进行统计学分析。2实验结果分析1.1冻融交替与有机质矿化速率的关系试验证实，冻融交替环境下的样品碳排放速率明显低于15°C恒温样品，且其碳排放速率与试验时长呈反比。恒温组在试验中前期（1WXV21,单位：0）碳排放速率降低明显，到试验后期（21WXW35,单位:0）该速率即H趋稳定；交替组在试验前期（1WXW14,单位：R）碳排放速率极不稳

6、定，而在试验后期（21WXW35,单位：口）逐渐趋于平稳。不同物种其在冻融交替环境下的碳排放速率有明显差异。红松和混合样品其碳排放速率均在第1天升高，第3天达峰值，之后逐渐下降。蒙古栋和械树在第1天即下降，第3天达谷值，后逐渐上扬，至第7天达峰值,而后逐渐回落。恒温组无明显碳排放速率变化。2.2冻融交替环境对落叶碳残留的干预结果试验证实，4组处置样品内其碳残留含量差异明显，但混合组样品内的相互碳排放干预作用不明显，交替组样品碳残留含量优于恒温组。在所有样品中，红松碳残留量最优，为373.52mg/kg克（交替组）和359.88mg/kg（恒温

7、组）;蒙古栋碳残留量最少,为312.53mg/kg（交替）和309.91mg/kg（恒温），余组样品其碳残留量处于适中水平。3结论3.1试验样品碳矿化干预分析试验结果表明，温度对林木和微生物活性的抑制和促进的作用在口然环境的合理生物生存范围内，随着气温的升高，有机质代谢的速率也会攀升，从而加速CO2排放。同理，气温降低则会明显遏制CO2的排放，也就是说，冻融作用可以有效遏制土壤腐殖物的碳流失。而这一切与林木及微生物的物种归属，微生物的死亡、苏醒、适应和滋生作用密切相关。1.2冻融作用与生态碳循环的关系试验结果证实，季节性冻融作用对碳排放的有效

8、遏制，确切地促进了土壤内的有机碳及矿物质积累。理论上看似气候温暖促进植物生长，但相对温暖的南方地区，林木的营养蓄积反而不及北方地区［3］,这除了因北方地区植物生长期