温带阔叶红松林经营管理与土壤碳截获关系研究

The forest ecosystem management can affect the sequester capacity of soil organic carbon, and its key mechanism is the nature process of soil carbon sequestration associated with the vegetation community structure. The represent Broad-Leaved Korean pine mixed forest of typical temperate regions in China is studied. The effect of the management including fertilization, thinning and litter adding on soil carbon sequestration is showed. The soil carbon sequestration capacity of Broad-Leaved Korean pine mixed forest is studied. Effect Mode of forest ecosystem management on soil carbon sequestration is revealed. The driving mechanism of forest ecosystem management which affects the soil carbon sequestration is described. The forest ecosystem management mode which increases sequestration is explored. This research will provide the basic data and technological support for understanding carbon sequestration potential of temperate forests and assessment of carbon sequestration potential of forest ecosystem management.

森林生态系统管理可以影响土壤有机碳的持续截获能力，其关键过程机制在于与群落结构相联系的土壤碳截获自然过程与维持。本项目以我国典型温带地区具有代表性的阔叶红松林生态系统作为研究对象，通过施氮、抚育择伐、凋落物添加等管理对冠下微环境和土壤碳截获影响的研究，系统研究阔叶红松林土壤碳截获能力，揭示森林经营管理影响土壤碳截获的途径，科学阐述生态管理影响土壤碳截获的驱动机制，探讨森林经营管理增汇减排模式，为科学认识对全球变化敏感的温带森林的固碳潜力和评估森林生态系统管理的固碳潜力提供基础数据和科技支持。

研究森林生态系统管理对土壤有机碳的持续截获能力的影响，有助于揭示我国北方温带阔叶红松林生态系统碳截获的途径。本研究以阔叶红松林作为研究对象，研究了不同发育阶段和管理措施（抚育择伐、施氮）下森林土壤有机碳及生物（凋落物分解、细根周转、土壤微生物群落结构与碳代谢）特征，基于长期监测建立了土壤环境特征因子（总氮、总磷、碳/氮比、微生物生物量碳、微生物群落结构多样性）和森林群落特征因子（森林群落结构多样性、年凋落物量、地表枯落物现存量、细根生物量）数据库；指出了土壤有机碳与环境因子之间的相互关系，明确了各处理下土壤有机碳含量的影响因素及主控因子，阐述了阔叶红松林土壤碳截获过程与机制，提出了旨在提高阔叶红松林土壤碳截获的经营管理模式，主要成果为:（1）细根生物量、年凋落量、分解速率、地表枯落物现存量、微生物碳源利用率随植被发育显著增加，细根周转速率、微生物量、微生物多样性随植被发育降低，同时植被发育促进土壤呼吸排放，幼龄林土壤有机碳含量略高于成熟林。（2）短期氮添加降低了细根生物量，提高了细根周转率，加速凋落物分解，抑制了土壤呼吸排放，低氮处理促进了土壤碳积累，高氮处理则相反。随施氮时间延长土壤微生物量有降低趋势，但其多样性只在初期有变化。（3）择伐显著降低了年凋落物量、加速了凋落物分解，降低了地表枯落物现存量，促进了土壤呼吸排放，轻度择伐显著提高了土壤总有机碳含量。（4）相关分析及约束排序有偏分析结果表明，土壤碳截获过程中主控量为土壤环境特征因子（解释量77.38%），协变量为森林群落特征因子（解释量6.2%），二者可以解释土壤有机碳含量变化的93.40%（交互作用解释量9.82%）。（5）在项目的支持下，已发表SCI论文1篇，其它15篇，专利5项，奖项1项。