模拟增温对大青山油松人工林土壤温室气体通量和凋落物分解的影响

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本文以内蒙古大青山油松(Pinus tabuliformis Carr.)人工林为研究对象,研究模拟增温下凋落物对土壤温室气体通量和土壤理化性质的影响以及增温对凋落物分解的影响。于2020年和2021年生长季进行试验,设置对照(CK)、增温(W)、去除凋落物(NL)及增温+去除凋落物(WNL)四个处理,研究土壤养分以及土壤CO2、CH4、N2O等3种温室气体通量对增温和去除凋落物的响应规律和凋落物分解响应气候变化的机理,结果表明:1.模拟增温处理后,环境温度较对照增加了1.0℃。模拟增温、去除凋落物以及增温+去除凋落物均有利于增加0~20 cm土层范围土壤温度,但不同处理使土壤温度增幅不同;不同处理均降低0~20 cm土层范围土壤含水量。2.不同处理显著减少了土壤铵态氮、硝态氮含量(P<0.05),对土壤p H、有机碳SOC以及全氮TN含量影响不显著(P>0.05)。土壤有机碳SOC含量随土层深度的增加呈下降趋势,土壤全氮TN含量随土壤深度加深呈下降趋势且各土层差异较显著(P<0.05);不同试验处理显著影响土壤铵态氮、硝态氮含量,与对照相比,增温、去除凋落物以及增温+去除凋落物处理降低了各土层铵态氮、硝态氮含量,且随土壤深度增加,铵态氮、硝态氮含量降低。3.2020年、2021年大青山油松人工林4种处理下(自然状态、模拟增温、去除凋落物、模拟增温+去除凋落物)生长季土壤均表现为增温抑制土壤CO2、N2O气体通量的排放,促进土壤CH4气体通量的排放。环境温度、环境湿度、土壤温度和土壤湿度是土壤CO2通量生长季变化的主要限制因子。4.模拟增温和自然状态下土壤CO2量与土壤全氮(10 cm)呈极显著负相关关系(P<0.01),与土壤全氮(20 cm)呈显著负相关关系(P<0.05);增温、去除凋落物以及增温+去除凋落物处理下土壤CH4通量与土壤硝态氮含量(10 cm、20 cm)呈显著正相关关系(P<0.05);土壤N2O通量在增温以及增温+去除凋落物处理下与土壤全氮(10 cm、20cm)呈显著负相关关系(P<0.05)。5.2020年4种处理总GWP为39.730 t·hm-2,2021总GWP为21.979 t·hm-2。不同处理下土壤GWP均出现下降,其中去除凋落物GWP最小。6.内蒙古大青山油松人工林生态系统中凋落物的分解过程对于1.1℃水平的模拟增温响应较明显,增温在一定程度上加速了凋落物分解。与自然分解条件相比,增温处理下凋落物的养分含量N、P、C/N、C/P、木质素/N均存在显著性差异(P<0.05)。
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