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《林业科学》 2019年06期
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基于扣除根系体积新方法的秦岭辛家山2种林分土壤有机碳密度特征

王志康  许晨阳  耿增超  刘莉丽  侯琳  杜璨  王强  吕东唯  
【摘要】:【目的】比较秦岭辛家山林场云杉和红桦天然林土壤有机碳密度的估算结果,检验新方法通过扣除根系体积而提高的估算精度。【方法】分别估算矿质土层(表土层、心土层和底土层)和有机土层(凋落物的未/半分解层和完全分解层)的有机碳密度。在现有方法的基础上通过扣除林木根系体积含量来提高矿质土层有机碳密度的估算精度。各层林木根系体积含量的估算方法为:首先,使用前人提出的回归方程估算出单株林木根系生物量,乘以林木生长密度得到单位面积林地的根系总生物量;其次,通过采集部分根系样品测定其生物量和体积,并计算出根系样本的密度以代表整体根系的密度;然后,通过单位面积林地的根系总生物量除以根系的密度计算出单位面积林地的根系总体积;最后,利用前人研究得出的根系沿深度的分布规律,将单位面积根系总体积分配到各土层,计算出根系体积含量。对有机土层有机碳密度的估算,使用林木平均地径估算林木根基部所占面积,将有机土层中含有的林木体积扣除。此外,由于有机土层的各组分分布极不均匀,本研究依据来源器官和物理形态对凋落物(有机土层)中的不同成分进行了细致的分组,分别测定各组分的有机碳密度。【结果】云杉林表土层、心土层和底土层的厚度分别为19.10、14.20和31.03 cm,红桦林则分别为18.57、15.13和28.13 cm;云杉林表土层、心土层和底土层的有机碳含量分别为(44.56±3.72)、(25.63±1.77)和(10.79±2.28)g·kg~(-1),红桦林的分别为(34.11±5.46)、(19.06±4.95)和(11.02±3.86)g·kg~(-1); 2种林分有机土层各组分有机碳含量差异显著(P0.05),凋落物中枝条、根系、云杉球果和苔藓的有机碳含量均大于600 g·kg~(-1),叶片次之,云杉林和红桦林分别为(458.90±46.81)和(420.72±55.66)g·kg~(-1),其余难以分辨的细颗粒含量最低均小于300 g·kg~(-1);在矿质土层,云杉林各层每公顷根系体积(及体积比例)分别为表土层66.81(3.5%)、心土层20.69(1.5%)以及底土层9.18(0.3%)m~3,红桦林则分别为50.57(2.7%)、31.75(2.1%)和17.22(0.6%)m~3;使用改进公式估算的云杉林矿质土层有机碳密度为16.58 kg·m~(-2),有机土层有机碳密度为4.26 kg·m~(-2),完全分解层和半分解层分别占84%和16%,矿质土层和有机土层有机碳密度分别较原方法降低2.13%和0.73%;使用改进公式估算的红桦林矿质土层有机碳密度为14.06 kg·m~(-2),有机土层碳密度为3.49 kg·m~(-2),分解层和半分解层分别占90%和10%,矿质土层和有机土层有机碳密度分别较原方法降低1.61%和0.48%。【结论】去除根系体积含量后,云杉林与红桦林的土壤总有机碳密度估算值分别降低1.85%和1.39%,这意味着目前预测的林地土壤碳储量可能普遍偏高。

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