反应土壤有机碳在亚热带长期的林下叶层去除樟树站

文摘

我们进行了一项研究在48岁樟树种植在中国亚热带地区,通过移除下层植被逐渐,然后比较这治疗与控制(原状)。本研究分析了内容和存储土壤有机碳(SOC)的土壤深度0-60厘米。结果表明,有机碳含量较低的林下叶层去除(UR)治疗,减少从5%到34%不等,下降了10.16 g·公斤⁻¹和8.58克·公斤⁻¹注意到在清廉cm层和10 - 20厘米,分别有显著差异()。碳储存在你的减少,从2%到43%不等,与一个特定的15.39 t的急剧下滑·嗯⁻²和11.58 t·嗯⁻²在清廉厘米(),10 - 20厘米(分别)层。SOC含量有极显著()与土壤养分相关性两个站,和CK的相关系数高于你的。我们的数据表明,下层植被的存在有利于土壤有机碳的积累很大程度上。因此,长期实践的林下叶层去除削弱了森林生态系统的碳汇功能。

1。介绍

土壤碳储存、更改和监管机制的森林生态系统,这是最重要的陆地生态系统之一,在自然的碳循环研究的重点和森林种植园。由于其庞大的数量(在森林生态系统土壤碳储存约占全球土壤碳储存(39%1]),任何微小的变化可能导致释放大量的有限公司₂到大气中,造成温室效应和全球气候变化,植物的营养供给,从而煽动的蚀变分布,组成,结构,和陆地生态系统的功能2]。SOC的内容在森林土壤质量的主要指标,可以直接影响森林生产力。与此同时,森林生态系统遭受着来自人与自然本身的干扰更严重。出于这个原因,重视加强SOC池的研究森林生态系统在全球变化和人为干扰的情况下。

与自然森林相比,种植是一种生态系统由人类控制和管理中发挥着重要作用的碳预算平衡(3]。种植的土壤碳池是整个碳池系统的重要组成部分,甚至其微妙的变化在植树造林可以显著影响陆地碳预算(4- - - - - -6]。下层植被切除是一种有效的测量树木生长的种植管理,和目前大多数研究下层植被清除专注于其对土壤养分的影响(7- - - - - -12]。此外,研究其对土壤微生物的影响(13- - - - - -15)、土壤物理化学性质(16- - - - - -18),和垃圾分解19已经进行了报道。然而,下层植被清除的影响对土壤有机碳含量和碳储存人工林生态系统中尚未彻底调查,在很大程度上仍是未知的。出于这个原因,研究需要进行评估其影响和改善我们的理解在种植园作为碳汇的性能,特别是在亚热带地区。我们进行了本研究樟树种植园,逐步取消灌木丛,然后比较这治疗与控制(不),评估其对土壤有机碳的影响,土壤碳储存和土壤养分。

2。材料和方法

2.1。研究网站

本研究执行在亚热带林业研究所的一个林场(中国林业科学院)(119°57′E, 30°03′N)。北部地区是亚热带季风气候的年降水量1464毫米,年均温度16.2°C,每年237无天。土壤最初由石英和长石砂岩略酸性红壤。从历史上看,该地区与主要森林地带植被组成的亚热带常绿落叶阔叶森林。该地区由山区和丘陵地区。由于木材和木材需求的增加和频繁增加农业活动,大多数的自然原始森林被毁,逐渐转化为二次森林、农田、种植园。樟树种植园在研究网站造林的空间4 m4 m通过皆伐次生林1964年冬天。考虑安全的住宅位于底部的造林,下层植被被在特定地区的森林(沿等高线的斜率造林山的底部)4或5年一次。除了下层植被清除实践和自然灾害,森林被人类不受任何干扰。到目前为止,经过了48年的多个森林保护实践,站在下层植被清除(UR)治疗一直是一个纯粹的樟树种植园,而控制(CK)已经发展成为混交林樟树,青冈glauca,和Loropetalum对。实验情节的基本特征如表所示1。

2.2。现场调查和土壤取样

在2012年的春天,十个实验地块(20 m20米)被安装在你的山脚下。与此同时,十块(20 m20 m)相似的特征(南方面、边坡坡度、坡位置,和土壤母质)被安装在CK,位于离你5米。

2012年7月,五个采样点设置在每个情节的“S”形这两个站。在每个采样点,收集土壤样本在六个不同的层(清廉厘米,10 - 20厘米,20 - 30厘米,30 - 40厘米,40 - 50厘米,和50 - 60厘米)表面垃圾后删除。然后从每个情节的同一层土样涨跌互现,带回实验室,立即清除碎石和根,然后风干。SOC是由重铬酸钾氧化分光光度法和土壤养分(可用总N, N, P, K,交换,交换Mg)国家标准测定方法(20.]。此外,土壤呼吸测定土壤使用自动化有限公司₂美国通量系统(licor - 8150) 2009年7月以来,每隔30分钟和2分钟测量。与此同时,土壤温度和土壤相对湿度在5厘米深度记录每30分钟使用电解珩磨₂O探针。垃圾产量计算的基础上,从森林农场最近三年的数据。表中列出的两个站的特点2。

2.3。数据分析

土壤碳的公式用于计算存储如下。

土壤碳储存,在这对应于土层,SOC内容,土壤容重,土壤深度。

数据用SPSS 16.0计算。测试的意义不同,independent-samples的方法t以及采用。同时,皮尔森相关系数是用来确定SOC和土壤养分的相关性。

3所示。结果与讨论

3.1。比较SOC含量不同

SOC的内容你是低于CK在六层,减少从5%到34%(表3)。在六层,内容清廉cm和10 - 20 cm层下降了28%和34%,分别有显著差异()。在这两个站,表层的SOC含量是最高的在所有其他层。SOC含量与土壤深度在不同程度上开始减少。与CK相比,你的SOC含量清廉cm层是0.21克·公斤⁻¹每年少,所有层的内容从0到60厘米范围内减少0.01克·公斤⁻¹0.21 g·公斤⁻¹每年。

与CK相比,有机碳含量位于清廉厘米,10 - 20厘米土壤层你下降了28%和34%,分别和其他层的内容也更低。这些结果类似的报道从Yildiz et al。180-15厘米),有机碳含量下降了26%,没有林下植被。此外,土壤碳的浓度降低了27%在5岁的花旗松完整的林下叶层去除实验种植园(21]。的主要因素,影响了SOC含量返回大量的垃圾和垃圾分解率的下降22)和SOC投入在CK比你高。目前的林下叶层植被(大量的灌木生物量、细根和根分泌物,和高速率的根营业额)和多层站在CK SOC的输入做出了巨大的贡献。会等。23)认为,分解和根系的营业额是SOC输入的主要来源。碳输入被垃圾收购,根,其分泌物在地上覆盖着灌木和草本植物。此外,土壤有机质的稳定,导致腐殖质的形成化合物,是另一个因素导致的增加的内容SOC (24]。太阳(25)发现垃圾分解加快林下植被在场时,有利于土壤腐殖质的积累。刘等人。26]被认为森林凋落物的回归及其质量变化的最大因素,减少了SOC的内容。因此,土壤扰动引起的水土流失和森林管理可能会加速土壤有机质的分解或损失。较高的细根生物量在表层林下植被被发现存在于森林,和SOC的积累是细根的数量成正比27]。因此,在一定程度上,减少了SOC的内容练习的林下叶层去除。然而,一些与我们的结果是不一致的。特里帕西等人发现的贡献C输入总在最外层组织(清廉厘米深)是更大的在看台上删除了灌木丛比完整的灌木丛(28]。赵等人得出的结论是,下层植被清除没有显著影响土壤有机碳混合原生树种的种植在中国南方[15]。

3.2。比较土壤碳储存在不同的站

经过48年的发展,SOC存储你的37.88 t·嗯⁻²低于CK,达到显著水平的差异(表4)。土壤中的层从0到60厘米,碳储存你的降低与CK相比,减少从2%到43%不等。碳储存位于清廉厘米,10 - 20厘米的深度显著下降了38%和43% ()或非常重要()的差异,分别占41%和31%,总数的减少量。在这两种治疗方法,碳储存达到最大数量的清廉cm层,和碳存储主要是集中在0-20 cm层,分别占44%和52%的总体土壤碳储存。同时,发生了下降趋势与土壤深度治疗,但降低程度是不同的。与CK相比,碳储存的年度亏损清廉厘米你0.32 t·嗯⁻²。土壤碳储存的平均衰减在你从0.01到0.32 t·嗯⁻²少每年比CK在层从0到60厘米,分别。

两站的SOC存储集中尤其是0-20 cm层,按照其他研究的结果(29日,30.]。每一层的SOC存储你低于CK,和清廉厘米,10 - 20厘米的差异是显著的。有机碳的减少存储在你的0-20 cm层中尤为明显,约占总数的71%减量位于0-60厘米深度。三个因素的平衡决定了土壤碳池:碳输入,释放碳分解,失去碳成水系统(31日]。先前的研究的结果(14,19]表明,实践的林下叶层切除可能导致垃圾分解率较低。同时,下层植被清除的小层减少了1.52 t·嗯⁻²·y⁻¹。这两个因素导致了有机碳在一定水平的输入。尽管下层植被清除土壤呼吸减少6%,碳释放到大气中远远低于从垃圾到土壤的水平(与下层植被存在)增加了23%。根据研究对土壤不稳定有机碳在这个种植园,下层植被清除显著或极显著增加水溶性有机碳比SOC(未显示),表明SOC在你容易丢失比CK。此外,站内的环境变化(阳光、土壤温度、湿度等)由于下层植被清除(32- - - - - -35可以间接地影响SOC的存储。列在表2土壤温度的数据获得在你和CK,按照王等人的结果。36和刘et al。19),表明下层植被清除土壤温度增加,促进微生物活动,有机物质分解。此外,林下土壤水分减少了3%,间接改变影响SOC的数量和微生物活动(16]。更重要的是,土壤碳池高度与地上部生物量的变化,气候和扰动(如时间、影响强度,和行动模式)。

3.3。比较SOC与土壤养分之间的相关性在不同的站

SOC的内容是与土壤养分(表显著相关5)。SOC在CK有较高的相关系数和总N,水解N, P,和比你交换毫克,而SOC在你有较高的相关系数K和可交换的Ca比CK。两个站,SOC含量是最积极与总n .然而,SOC含量在你至少可用P呈正相关而CK SOC含量是可交换的Ca至少呈正相关。

SOC和土壤养分之间的相关性非常杰出的代表。SOC与土壤养分之间的相关性(除了可用K和可交换的Ca)在你低于CK。一方面,土壤有机质和土壤养分的输入是减少的林下植被。另一方面,antierodibility土壤是削弱了其表面发现的灌木。所有这些因素结合起来,加快在表层土壤养分损失(37]。下层植被清除复杂对土壤养分的影响和影响是不同的在不同的情况下。当研究除下层植被对土壤肥力的影响,特里帕西等人指出,下层植被(美国kurilensis)去除可能确保更大的N的可用性美国kurilensis删除站(38]。熊等人发现,下层植被清除没有显著影响土壤可交换的K (39]。

4所示。结论

这项研究提供了一个理解的林下叶层去除长期影响SOC的内容和存储,这表明林下植被保护和增加的影响SOC池。的森林生态系统土壤碳储存,实践的林下叶层去除削弱土壤碳池作为碳汇的功能在全球的碳循环中,在某种程度上,是不利于公司的缓解₂在大气中的浓度和全球变暖的影响。

利益冲突

作者宣称没有利益冲突有关的出版。

确认

作者要感谢非木材林产品质量检测中心的国家林业局(杭州)土壤分析。本研究为基础研究基金资助亚热带林业研究所、中国林业科学院(RISF6152)的浙江省重点科技创新团队(2010 r50030),和浙江省自然科学基金(LY12C03012)。

引用

1. 联合国政府间气候变化专门委员会,土地利用土地利用变化和林业:政府间气候变化专门委员会的特别报道剑桥,剑桥大学出版社,质量,美国,2000年。
2. 李z . c . m . y .傅,x s .杨”的概述管理干扰对森林土壤有机碳的影响,“《浙江林业大学,22卷,不。4、469 - 474年,2005页。视图:谷歌学术搜索
3. r . Jandl m·林德纳l . Vesterdal et al .,“强烈森林管理如何影响土壤碳封存?”Geoderma,卷137,不。3 - 4、253 - 268年,2007页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
4. d . w·约翰逊,”森林管理对土壤碳储存的影响。”水、空气和土壤的污染,卷64,不。1 - 2、83 - 120年,1992页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
5. f . Sartori r·拉尔·m·h·Ebinger和j·a·伊顿”改变土壤碳和养分池沿chronosequence杨树人工林的哥伦比亚高原,俄勒冈州,美国,”农业、生态系统和环境,卷122,不。3、325 - 339年,2007页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
6. s . t . Berthrong e . g . Jobbagy, r·b·杰克逊,“全球土壤中可交换阳离子的荟萃分析,pH值、碳、氮和造林、”生态应用程序,19卷,不。8,2228 - 2241年,2009页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
7. y l .他不同站的林下叶层植被类型下毛竹及其与土壤养分的关系[硕士论文)中国林业科学院,北京,中国,2000年,(中国)。
8. m . s . Bret-Harte e·a·加西亚诉m .减少et al .,“植物和土壤反应在阿拉斯加草丛邻居移除和受精的苔原,”《生态学杂志》,卷92,不。4、635 - 647年,2004页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
9. m . Matsushima和s . x Chang”效应的林下叶层去除,N施肥和枯枝落叶层去除土壤N循环13岁白云杉种植园上爬满了加拿大bluejoint草,”植物和土壤,卷292,不。1 - 2、243 - 258年,2007页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
10. d . c . h . Chen l .田x方,和m .田”之间的相关性灌木丛植被物种多样性/生物量和土壤肥力的四种类型在郊区,种植森林”水土保持杂志》上,24卷,不。6日,页。213 - 217年,2010年(中国)。视图:谷歌学术搜索
11. s . l . y . l . Li Wang郑胜耀严,“短期影响林下植被清除枯枝落叶层的杉木人工林养分循环,”中国应用生态学》杂志上,22卷,不。10日,页。2560 - 2566年,2011年(中国)。视图:谷歌学术搜索
12. h·李,美国富、h·赵和h .夏”效应的林下叶层去除和促进固氮物种播种在土壤N结瘤₂O通量在四个森林种植在中国南方,”土壤科学和植物营养卷,56号4、541 - 551年,2010页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
13. x y, h·夏z . Li Cai,和美国富,“除垃圾和下层植被对土壤特性的影响在相思亚热带高种植在中国,“植物和土壤,卷304,不。1 - 2、179 - 188年,2008页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
14. x z . j . Wu Liu王et al .,”影响的林下叶层去除和树环剥对土壤微生物群落组成和垃圾分解两个桉树种植在中国南方,”生态功能,25卷,不。4、921 - 931年,2011页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
15. j .赵x, y邵,g .徐和美国富,“除植被对土壤特性的影响和生物分解器,”土壤生物学和生物化学,43卷,不。5,954 - 960年,2011页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
16. w·w·w . Wang Liu太阳,y祖茂堂,崔和美国,“森林地面清洗的影响土壤呼吸和土壤物理性质的落叶松人工林,”生态学报,28卷,不。10日,页。4750 - 4756年,2008年(中国)。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
17. t .小林:杨爱瑾,加藤k . et al .,“下层植被清除增加碳增益和蒸腾的上层桦木(桦木属ermanii)站在北海道北部、日本:趋势叶、拍摄和树冠,”学报》国际研讨会H2O和CO2交换在西伯利亚,2006年。视图:谷歌学术搜索
18. o . Yildiz k Cromack Jr . s . r . Radosevich m·a . Martinez-Ghersa和j·e . Baham”比较5 - 14周年花旗松和林下植被反应选择性去除植被、”森林生态与管理,卷262,不。4、586 - 597年,2011页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
19. l . j . p . z . f . Liu Wu x, y . b .林和s . l .傅”效应的林下叶层蕨类植物(Dicranopteris dichotoma)去除衬底利用模式可耕种的土壤细菌群落的亚热带桉树种植园,”Pedobiologia,55卷,不。1、7 - 13,2012页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
20. 中华人民共和国国家环境保护标准,Soil-Determination有机碳中国,中国环境科学出版社,北京,2011,(中国)。
21. o . Yildiz俄勒冈州海岸生态系统植被的影响除花旗松实验种植园:对生态系统的影响生产,树木生长,营养,和土壤(博士学位。论文)俄勒冈州立大学,2000。
22. y y . c . r . j . Liu Wu Zhang et al .,“比较土壤不稳定有机碳在杉木人工林和天然次生森林在中国亚热带地区北部,“中国植物生态学》杂志上,36卷,不。5,页431 - 437 2012(中国)。视图:谷歌学术搜索
23. 医学博士会、p h·科克伦和j·w·巴雷特,”杰克松网站生产力变化后林下植被,”美国土壤科学学会杂志》上,60卷,不。6,1614 - 1621年,1996页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
24. d·w·约翰逊,”鼠李下土壤特性和松树站在东部内华达山脉,”美国土壤科学学会杂志》上卷,59号3、918 - 924年,1995页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
25. w . j .太阳”测试的林下叶层植被unremoval落叶松属olgensis森林抚育,”辽宁林业科学和技术杂志》上2000年,卷2,页13-28(中国)。视图:谷歌学术搜索
26. 王h . s . Liu, j .烹调的菜肴,”研究进展的回顾和未来潜在的森林土壤碳股票和土壤碳过程在中国,“生态学报没有,卷。31日。19日,页。5437 - 5448年,2011年(中国)。视图:谷歌学术搜索
27. a . Kume t Satomura: Tsuboi et al .,“林下植被对上层松树的地步的特点,赤松”,森林生态与管理,卷176,不。1 - 3、195 - 203年,2003页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
28. s . k . Tripathi住田,h .柴田s Uemura k .小野和t . Hara”,细根生长和衬底的质量和土壤氮的可用性在一个年轻的桦木属ermanii日本北部的森林:移除箭竹矮的影响(莎莎kurilensis),“森林生态与管理,卷212,不。1 - 3、278 - 290年,2005页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
29. w . x, x z Shi, d . s . Yu k . Wang和h·j·王,“估计土壤有机碳密度和存储的中国东北,”Pedologica学报第41卷。。2,页298 - 300 2004(中国)。视图:谷歌学术搜索
30. 黄懿慧道,j .冯z l . y .妈,s . g .曹w·g·长,和郭问:”,研究碳储存桉树种植园在短时间内柳州、广西”中国农业科学通报,28卷,不。7日,页。80 - 84年,2012年(中国)。视图:谷歌学术搜索
31. s . j . Ma z . c, b z, l·t·盖瑞·w·j .香港和y . f .,“社区演替对土壤有机碳的影响在北部的亚热带地区,”森林的研究,23卷,不。6日,页。845 - 849年,2010年(中国)。视图:谷歌学术搜索
32. d·h·张,你们z . f . b . y .风扇,和t·l·魏”稀释对土壤肥力的影响在人工森林,”中国应用生态学》杂志上,12卷,不。5,页672 - 676 2001(中国)。视图:谷歌学术搜索
33. m . Matsushima和s . x张”矢量分析的林下叶层竞争、N施肥和枯枝落叶层去除影响白云杉增长在一个13岁的种植园和营养,”森林生态与管理,卷236,不。2 - 3、332 - 341年,2006页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
34. c . Kim黄懿慧儿子,w·k·李,j .宋和n . j .能剧,“森林抚育工作碳分布的影响和骑自行车在赤松z s等站在韩国,“森林生态与管理,卷257,不。5,1420 - 1426年,2009页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
35. w·d·田y Peng燕et al .,“变薄和垃圾清除对细根的影响生产和对马尾松人工林土壤有机碳含量,”土壤圈,20卷,不。4、486 - 493年,2010页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
36. 吴x l . Wang j .赵j.p. et al .,“影响下层植被物种的去除和/或添加在混交林土壤呼吸与本地物种在中国南方种植园,”森林生态与管理,卷261,不。6,1053 - 1060年,2011页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
37. h·l·秦w·s·高,y . c, s .问:杨和p . y .赵“免耕对土壤性质影响风蚀的影响在华北Ectone休耕期间,“生态学报,27卷,不。9日,第3784 - 3778页,2007年。视图:谷歌学术搜索
38. s . k . Tripathi住田,k .小野et al .,“下层木矮竹的影响(莎莎kurilensis)去除土壤肥力的桦木属ermanii日本北部森林,”生态研究,21卷,不。2、315 - 320年,2006页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
39. x y, h·夏z . Li Cai,和美国富”,除垃圾和下层植被对土壤特性的影响在亚热带金合欢高阿在中国种植,”植物和土壤,卷304,不。1 - 2、179 - 188年,2008页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索

版权

版权©2014吴Yacong et al。这是一个开放分布式下文章知识共享归属许可,它允许无限制的使用、分配和复制在任何媒介,提供最初的工作是正确引用。