火干扰对大兴安岭北方森林土壤性质和碳氮磷化学计量特征的影响

论文摘要

林火是影响北方森林土壤养分含量和异质性的一种重要自然干扰,对土壤碳(C)、氮(N)、磷(P)库的影响程度不同、火后初期各元素的恢复速度也不同步。因而,土壤C/N/P化学计量比在火后演替初期过程中可能发生剧烈变动,进而影响北方森林生态系统的生物地球化学过程和火后植被更新。为阐明林火对大兴安岭土壤C/N/P化学计量特征的影响机理,本研究以野外实地调查、实验分析和统计模型为主要研究手段,系统分析不同影响因素(火烧烈度、地形、火后时间、火后土壤环境、凋落物)与土壤C/N/P化学计量特征的相关关系,探讨林火对土壤碳氮磷化学计量特征的影响,并揭示其驱动因子。本研究取得如下主要结果:1)林火与地形显著影响土壤物理、化学和生物学性质。火后1年,土壤含水量(SWC),溶解性有机碳(DOC)、土壤微生物生物量(SMB)、细菌的物种丰富度均显著减少,而pH、溶解性有机氮(DON)、有效磷(AP)含量显著增加,其他指标变化不显著。火后11年,SMB、DON、有效钾含量显著低于对照区;而其他土壤性质指标已基本恢复至火前水平。对照区,北坡土壤SWC显著高于南坡,而北坡土壤pH、DOC、DON均显著低于南坡。火烧区,土壤各性质指标南北坡间差异不显著,但火后11年的SWC除外;火后1年,北坡土壤性质指标变化大于南坡。对照区,土壤多数性质指标与坡向、坡度、海拔密切相关。火后1年,地形因子与土壤性质间的相关关系减弱;火后11年,地形因子对土壤性质的影响逐渐增强。2)火后凋落物总碳(TC)和总氮(TN)含量与对照差异不显著,但火后5年凋落物总磷(TP)含量显著减少了48%;火后16年,仍显著低于对照。火后5年,有机层土壤的TC、TN含量相较对照变化不显著。火后16年,有机层土壤TC含量显著增加了38%,但与对照差异不显著,TN含量增加了59%,显著高于对照,而TP显著减少至对照水平。林火对矿物层土壤的TC、TN含量影响不显著,但火后TP含量显著增加,直至火后16年。对照区,矿物层土壤TC、TN、TP含量与凋落物的关系密切;火后5年,有机层土壤TC、TN、TP含量与矿物层土壤的关系密切;火后16年,凋落物、有机层土壤的TC、TN、TP含量均与矿物层土壤的密切相关。3)林火显著影响了凋落物、有机层土壤的C/N/P化学计量比。火后5年,凋落物的C/P、N/P显著增加,火后16年恢复至对照水平;而C/N在火后5年与对照差异不显著;火后16年,显著高于对照区。火后5年,有机层土壤的C/N显著低于对照;火后16年,C/N恢复至对照水平,C/P、N/P仍显著高于对照。林火减弱了有机层土壤的化学计量比与凋落物的化学计量比间的相关关系,也减弱了凋落物、土壤的C/N/P化学计量比与土壤性质的相关关系。林火烈度、地形、火后时间、土壤环境对火后凋落物化学计量比的方差解释量大于45%,对有机层土壤化学计量比的方差解释量大于35%。火后时间与地形是影响凋落物C/N/P化学计量比较为重要的因子,火后时间是影响有机层土壤C/N/P化学计量比最为重要的因子。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
•   1.1 选题背景与意义
•   1.2 国内外研究进展
•     1.2.1 火干扰对北方森林土壤碳氮磷的影响
•     1.2.2 火干扰对北方森林土壤碳氮磷化学计量比的影响
•   1.3 研究目标与内容
•     1.3.1 研究目标
•     1.3.2 研究内容
•   1.4 研究创新点
•   1.5 研究技术路线
• 第二章 研究区概况与研究方法
•   2.1 研究区概况
•   2.2 研究方法
•     2.2.1 样地布设
•     2.2.2 野外调查与样品采集
•     2.2.3 样品处理与分析
•     2.2.4 数据处理与统计分析
• 第三章 林火与地形对土壤性质的影响
•   3.1 林火对土壤性质的影响
•   3.2 地形对土壤性质的影响
•   3.3 土壤性质与林火烈度和地形因子间的关系
•   3.4 林火、地形和两者的交叉作用对土壤性质的相对重要性
•   3.5 讨论
•   3.6 小结
• 第四章 林火对土壤碳氮磷含量的影响
•   4.1 林火对凋落物C、N、P含量的影响
•   4.2 林火对有机层土壤C、N、P含量的影响
•   4.3 林火对矿物层土壤C、N、P含量的影响
•   4.4 凋落物、有机层和矿物层土壤C、N、P间的关系
•   4.5 讨论
•   4.6 小结
• 第五章 火后凋落物和有机层土壤碳氮磷化学计量比的变化
•   5.1 火后凋落物C/N/P化学计量比的变化
•   5.2 火后有机层土壤中C/N/P化学计量比的变化
•   5.3 凋落物、有机层土壤C/N/P化学计量比之间的关系
•   5.4 凋落物、有机层土壤C/N/P化学计量比与土壤理化性质间的关系
•   5.5 林火与地形对凋落物和有机层土壤C/N/P化学计量比影响的相对重要性
•   5.6 讨论
•   5.7 小结
• 第六章 结论与展望
•   6.1 结论
•   6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 张亨宇

导师: 孔健健

关键词: 林火,大兴安岭,凋落物,碳氮磷化学计量比

来源: 沈阳师范大学

年度: 2019

分类: 基础科学,农业科技

专业: 自然地理学和测绘学,农业基础科学,林业

单位: 沈阳师范大学

分类号: S714

总页数: 62

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