亚热带次生林溶解性碳氮随水文过程变化特征研究

• 作 者: 尤玉玉
• 出 处: 中南林业科技大学
• 发表日期: 2004年期
• 关键词: 碳横向传输 溶解性有机碳 地表径流 亚热带次生林 穿透雨 总溶解性氮

溶解性有机碳(dissolved organic carbon,DOC)和总溶解性氮(total dissolved nitrogen,TDN)是陆地生态系统碳氮循环中重要且活跃的化学组分。降雨是森林水文过程的主要驱动力,也是养分输入途径,经过林冠截留后,以穿透雨和树干茎流形式进入森林生态系统,其养分含量发生变化。地表径流的养分输出连接陆地和其它生态系统,对评估森林生态系统水文过程中养分迁移具有重要作用。目前,对亚热带不同次生林水文过程中DOC和TDN浓度及通量的变化研究相对较少。本研究选取亚热带3种次生林:马尾松-石栎针阔混交林、南酸枣落叶阔叶林、石栎-青冈常绿阔叶林。利用翻斗式雨量筒和野外数据采集装置,连续两年测定大气降雨、穿透雨、树干茎流和地表径流量,并收集水样,分析测定DOC、TDN、NH4+-N、NO3--N浓度,计算DOC和TDN的输入输出通量、淋溶以及迁移系数,比较3种次生林DOC和TDN循环差异。主要结果如下:(1)穿透雨和树干茎流中DOC和TDN更加富集,秋季DOC浓度、秋冬季节TDN浓度与其他季节有显著差异(p＜0.05)。3种林分穿透雨中DOC和TDN浓度无显著差异。在树干茎流中,石栎-青冈林DOC浓度显著低于其他两林分(p＜0.001),3 种林分年均 DOC 浓度分别为:21.19±10.94 mg L-1、20.92±16.04 mg L-1、8.29±4.66 mg L-1。树干茎流中TDN浓度在3种林分间显著降低(p＜0.05),且年均TDN浓度表现为:马尾松-石栎林(6.04±4.06 mg L-1)＞南酸枣林(3.79±1.88 mg L-1)>石栎-青冈林(3.03±1.73 mg L-1)。(2)在冠层淋溶过程中,DOC主要受到降雨淋洗作用,其淋溶量与穿透雨中通量显著相关,在南酸枣林中最高(57.78 kg C ha-1),而TDN淋溶受到降雨淋洗和植被吸收的双重作用,除南酸枣林外其淋溶量与穿透雨中通量无显著相关性,在马尾松-石栎针阔混交林中最高(11.90 kgN ha-1)。(3)秋季地表径流中DOC和TDN浓度与其他季节有显著差异(p＜0.05),而3种森林类型间无显著差异。地表径流中年均DOC浓度和输出通量都在南酸枣林中最高,表现出开放的循环状态。而年均TDN浓度在3种林分间逐渐增加,呈现渐趋封闭的循环状态,但其年输出通量逐渐降低,反映了降雨携带的养分、凋落物的分解速率和森林土壤中的有机物质是决定土壤向地表径流输送DOC和TDN的主要因素。地表径流中DOC和TDN的年输出通量都小于总输入通量的30%,表明亚热带次生林这3种典型林分都具有明显的养分积累效应。