不同经营模式下东北红松天 然次生林碳氮库分析大学论文文档格式.docx

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学号:

1036180124

学生姓名:

指导教师:

2014年6月

摘要

碳和氮是土壤质量中最为重要的指标，它不仅反映土壤肥力水平，也印证着区域生态演变规律和生态建设的基本成果。

东北红松天然次生林质量低下，已不能满足人口和社会发展对森林生态、经济和社会等多功能的需求，如何科学和可持续地经营和利用东北天然次生林，成为亟待解决的科学问题。

本文对传统经营模式（FM1）、目标树森林经营模式（FM2）、调整育林法森林经营模式（FM3）和无干扰森林经营模式（FM4）对东北红松天然次生林土壤有机碳氮含量及储量进行研究。

研究结果表明：

在4种不同经营模式下土壤碳氮含量和碳氮储量均呈现出0~20cm土层显著高于20~40cm和40~60cm土层，土壤碳氮含量和碳氮储量都是随着土层的加深而逐渐减少。

4种不同经营模式土壤层（0~60cm）土壤有机碳储量大小为：

目标树森林经营模式（228.64t/ha）>

无干扰森林经营模式（205.36t/ha）>

传统经营模式（200.56t/ha）>

调整育林法森林经营模式（182.53t/ha）；

土壤层（0~60cm）土壤氮储量大小为目标树森林经营模式（11.35t/ha）>

传统经营模式（11.17t/ha）>

调整育林法森林经营模式（11.06t/ha）>

无干扰森林经营模式（10.19t/ha）。

关键词：

森林经营红松天然次生林碳储量氮储量

AnalysisofdifferentoperationmodeofNortheastNaturalKoreanpineforestsoilcarbonandnitrogenpools

Abstract

Carbonandnitrogenisthemostimportantindicatorofsoilquality,itnotonlyreflectsthelevelofsoilfertility,alsoconfirmsthebasicresultsofregionalecologicalevolutionandecologicalconstruction.ThepoorqualityoftheNortheastNaturalKoreanpineforest,hasbeenunabletomeetthepopulationandsocialdevelopmentdemandformultifunctionalforestecological,economicandsocial,howscientificandsustainablemanagementandutilizationofnaturalsecondaryforestinNortheast,becomeurgentscientificproblem.Basedonthetraditionalforestmanagementregime（FM1）,targettreeforestmanagementregime（FM2）,treespeciesadjustingforestmanagementregimes（FM3）andnodisturbanceforestmanagementregime（FM4）tocarryontheresearchofNortheastNaturalKoreanpineforestsoilorganiccarbonandnitrogencontentofreserves.Theresultsshowedthat:

under4differentoperatingmodesofsoilcarbonandnitrogencontentandcarbonandnitrogenstorageshowed0~20cmsoillayerwassignificantlyhigherthanthatof20~40cmand40~60cmsoillayer,soilcarbonandnitrogencontentofnitrogenandcarbonreservesaregraduallyreducedalongwiththedepthofsoil.4kindsofdifferentoperationmodeofsoillayer（0~60cm）soilorganiccarbonstoragesize:

targettreeforestmanagementregime（228.64t/ha）>

nodisturbanceforestmanagementregime（205.36t/ha）>

traditionalforestmanagementregime（200.56t/ha）>

treespeciesadjustingforestmanagementregimes（182.53t/ha）;

soillayer（0~60cm）soilnitrogenstoragesizethetargettreeforestmanagementregime（11.35t/ha）>

traditionalforestmanagementregime（11.17t/ha）>

treespeciesadjustingforestmanagementregimes（11.06t/ha）>

nodisturbanceforestmanagementregime（10.19t/ha）.

Keywords:

Forestmanagement；

Koreapinenaturalsecondaryforest；

Carbonstorage；

Nitrogenstorage

目录

摘要I

AbstractII

目录I

第一章前言1

1.1研究背景1

1.2研究目的与意义2

第二章研究区概况2

2.1地理3

2.2地貌3

2.3水文3

2.4气候3

2.5土壤3

第三章研究方法5

3.1经营模式5

3.1.1传统森林经营模式（FM1）6

3.1.2目标树经营模式（FM2）6

3.1.3调整育林法森林经营模式（FM3）6

3.1.4无干扰森林经营模式（FM4）6

3.2样方设置7

3.3数据测定8

3.3.1样品采集与测定8

3.3.2土壤碳、氮储量计算8

第四章结果与分析9

4.1不同经营模式下东北红松天然次生林土壤碳库差异分析9

4.1.1土壤有机碳含量差异分析9

4.1.2土壤碳储量差异分析11

4.2不同经营模式下东北红松天然次生林土壤氮库差异分析12

第五章结论与讨论14

5.1土壤有机碳含量和碳储量14

5.2土壤全氮含量和氮储量15

参考文献16

致谢18

第一章前言

1.1研究背景

土壤是陆地生态系统的核心，是连接大气圈、水圈、生物圈以及岩石圈的纽带。

土壤碳库是陆地生态系统碳库中最大的贮库，而且是其中非常活跃的部分。

全球约有1.4×

1018~1.5×

1018g碳是以有机质形态储存于地球土壤中，是陆地植被碳库（0.5×

1018~0.6×

1018g）的2~3倍，是大气碳（0.75×

1018g）的2倍[1~3]。

由于土壤有机碳储量巨大，其较小幅度的变化就有可能影响到碳向大气的排放，进而影响陆地植被的养分供应，对陆地生态系统的分布、组成、结构和功能产生深刻影响，因此土壤有机碳在全球碳循环过程中起着极其重要的作用。

因此土壤有机碳在全球碳循环过程中起着极其重要的作用。

土壤有机碳不仅为植被生长提供碳源，维持土壤良好的物理结构，而且以CO2等温室气体形式向大气释放碳，以气候变暖为标志的全球变化必将影响到土壤有机碳的滞留于周转，而这些变化又将对气候变暖产生反馈作用，加速或减缓全球气温上升的速率[4]。

因此，全面理解土壤有机碳的性质和变化规律，不仅有助于正确评估土壤有机碳的变化方向、变化速率以及全球碳循环，而且对准确地预测气候变化以及制定应对气候变化的策略和措施具有重要意义。

土壤有机碳不仅影响土壤结构，而且还影响土壤的持水性能、缓冲性能、生物多样性以及植物营养的生物有效性，环节或调节与土壤退化及土壤生产力有关的一系列土壤过程。

土壤有机碳是反映土壤质量或土壤健康的一个重要指标，直接影响土壤肥力和作物产量的高低。

陆地生态系统的碳在循环过程中会受到其他养分元素的制约，其中氮是主要的制约因素之一。

一方面，土壤碳氮比通常被认为是土壤氮素矿化能力的标志，碳氮比低有利于微生物在有机质分解过程中的养分释放，土壤中的有效氮增加；

反之，微生物在分解有机质的过程中会存在氮受限，从而与植物存在对土壤无机氮的竞争，不利于植物的生长。

另一方面，植物体死亡以后，枯枝落物分解进入土壤的量和速率与植物组织中的碳氮比又有直接关系。

从而，碳素和氮素在生态系统的物质循环中被紧密的联系在一起[5]。

因此，研究土壤碳[6~8]氮储量成为全球变化科学的一个重点和热点。

国内外目前有关土壤中氮矿化和硝化作用研究较多，在土壤氮储量方面也有一些研究。

但这些主要是针对各种土壤类型的氮储量进行的研究，如张春娜等[9]对中国森林0～20cm土壤表层的平均氮密度和氮库储量的研究。

李明锐、沙丽清等[10]对西双版纳六种常用土地利用方式的土壤氮储量的研究。

孙志高等[11]对三江平原不同水分带上小叶樟湿地氮的垂直分布特征的研究。

张鹏等[12]研究祁连山自然垂直带阴阳坡表层土壤全氮分布与海拔、地形，植被和土壤特性的关系，表明阴坡土壤的全氮含量显著高于阳坡。

氮素是植物的主要养分来源之一，是植物生长不可或缺的元素，植物体内许多重要有机化合物的组成都需要有氮元素的参与。

土壤固氮能力直接影响着植物的生长。

陆地生态系统的氮主要以有机的形式存在，人类各种对生态系统的干扰都会影响到氮的固定[13]。

氮的流失不仅会导致植物生长不利，同时可以加剧水体污染。

森林为陆地生态系统的主体，其土壤氮的空间分布反映了土壤养分的供给状况及其对森林植被的可利用水平，其土壤氮库的变化，直接影响着全球氮着固氮功能，研究森林土壤氮分布特征，了解森林土壤氮的吸收与利用，对于合理利用森林，提高森林的生态功能有重要作用。

近十几年来，国内外生态学和土壤学家对森林碳、氮储量极为关注，并开展了大量的研究，但是由于森林类型的多样性、结构的复杂性等因素导致对森林土壤碳氮储量的估算存在较大的不确定性。

1.2研究目的与意义

红松是松科松属的常绿乔木，产于中国东北长白山到小兴安岭，常与鱼鳞松、红皮云杉组成混交林。

花期6月，球果第二年9-10月成熟。

红松喜光性强，耐寒性强，喜微酸性土或中性土，对土壤水分要求较高，不宜过干、过湿的土壤及严寒气候。

本文通过比较不同经营模式下东北红松天然次生林土壤质地、植被类型对土壤有机碳氮库的动态变化关系，研究不同经营模式下的土壤有机碳氮含量及储量分布特征，为探究东北红松天然次生林多目标经营模式提供科学依据。

第二章研究区概况

2.1地理

研究区地处小兴安岭南坡