森林演替对土壤有机碳和溶解有机碳动态变化的影响机理

Dissolved organic carbon (DOC) is the major source of soil organic carbon (SOC). As DOC is the moving and active part of SOC, it influences the biogeochemical process of soil. DOC also impacts the ecosystem carbon cycling, the acid-basic balance of soil, and the movement of heavy metals，such as mercury and chromium in ecosystem. Currently, the whole dynamic processes of SOC and DOC, forest growth and vegetation succession, and soil biogeochemistry has not been researched systematically. The objective of this study is to clarify the processes of DOC production and decomposition, DOC absorption and desorption by soil by laboratory experiments and DOC production in forest floor and DOC concentration dynamics in soil following forest succssion by field measurements. The results will be used to extend the DOC mathematical model developed by the applicant earlier. The results could also provide scientific basis for the research of biogeochemical processes of soil,the sustainable management of forest, and the prediction of the carbon storage and the flux of DOC in soil under the impact of forest vegetation succession and climate change.

溶解有机碳（DOC）是土壤有机碳（SOC）的主要来源。由于DOC是SOC中运动且易反应的部分，它影响着土壤的生物地球化学过程，对于碳循环、土壤酸碱性调节及重金属的运移有重要作用。目前国内外对于DOC的研究未系统地将DOC在土壤中的产生、积累、耗散过程与植被演替动态、SOC变化及土壤生物地质化学过程联系起来。本项研究工作的目标是通过室内实验枯枝落叶分解释放ＤＯＣ、ＤＯＣ分解、矿质土壤对于ＤＯＣ吸附解析附和野外调查天然林演替对于这些过程的影响来弄清随着森林植被演替土壤有机层向矿质层DOC输入动态、土壤ＤＯＣ动态及其对ＳＯＣ动态的影响机理。利用实验数据，进一步扩展申请人以前开发的ＤＯＣ模型，使其能够模拟ＤＯＣ的分解过程及土壤中ＤＯＣ浓度的季节动态。其成果为研究森林干扰后回复过程中，土壤生物地球化学动态过程提供依据；也为森林可持续经营、预测森林演替条件下森林生态系统碳储量的动态变化的研究奠定基础。

溶解有机碳（DOC）是土壤碳库中最活跃的部分。全球变暖和酸雨是目前人类生存面临的比较严峻的环境问题，同时也影响了凋落叶分解和DOC释放，对弄清森林生态系统碳循环、土壤酸碱性调节等有着重要的作用，也是微生物重要的能量来源。通过对大兴安岭天然林演替和人工林生长DOC浓度测定，了解DOC动态变化特征，及土壤中DOC吸附、分解作用。结果显示，随着森林演替，有机质层和土壤层中DOC浓度变化均表现为随着森林演替DOC浓度在演替早期逐渐升高，在落叶松白桦混交林阶段达到最高值，然后下降；随着人工林不同生长阶段有机层中DOC浓度升高，且随着不同深度，DOC平均浓度变化不同；对树干径流DOC分析，发现树干径流中DOC浓度最大，且落叶松树干径流中DOC浓度高于白桦；对森林演替有机质层中DOC浓度月变化研究，表明DOC浓度在6月份最高，7、8月份最低，而9月份又升高。.项目实验还选取了大兴安岭的八个树种的凋落叶，研究不同树种凋落叶分解释放溶DOC的影响。另选取了大兴安岭火烧后各演替阶段取L层、F层和H层的凋落物，探究凋落物分解释放DOC随森林演替的变化。不同林分类型下土壤的DOC含量也是不同的，项目还选取了大兴安岭火烧后各演替阶段的0-10cm、10-20cm、20-30cm的土壤，探究土壤对DOC的吸附能力随演替序列呈现出先下将再升高再下降的变化。另外项目还对大兴安岭兴安落叶松林生长过程对于土壤碳氮磷含量做出了研究。即对不同林龄的兴安落叶松林进行土样采集分析，从而得到出天然兴安落叶松土壤碳氮磷含量随森林演替均呈现出先下降再上升又下降的趋势。.项目对天然林和人工林土壤的微生物多样性做出了分析研究，研究得在天然林演替和人工林的生长两类植物群落随时间动态变化过程中，细菌多样性变化趋势有明显差异。研究森林演替和人工林生长对于土壤细菌多样性的影响可为研究天然林保护和人工造林对于当地生物多样性影响增添新的认识，对森林演替和人工林生长土壤释放DOC提供一定的科学依据。