罗斯生¹, 罗碧珍¹, 魏书精², 胡海清^,1,*, 李小川², 吴泽鹏², 王振师², 周宇飞², 钟映霞²¹东北林业大学林学院, 哈尔滨 150040
²广东省森林培育与保护利用重点实验室, 广东省林业科学研究院, 广州 510520

Effects of moderate forest fires on soil organic carbon density in secondary forests of Pinus massoniana

Si-Sheng LUO¹, Bi-Zhen LUO¹, Shu-Jing WEI², Hai-Qing HU^,1,*, Xiao-Chuan LI², Ze-Peng WU², Zhen-Shi WANG², Yu-Fei ZHOU², Ying-Xia ZHONG²¹College of Forestry, Northeast Forestry University, Harbin 150040, China
²Guangdong Provincial Key Laboratory of Silviculture, Protection and Utilization, Guangdong Academy of Forestry, Guangzhou 510520, China

通讯作者: *1464872039@qq.com

编委: 孙建新
责任编辑: 赵航
收稿日期:2020-03-30接受日期:2020-08-24网络出版日期:2020-10-20

基金资助:

国家自然科学基金(41371109) 国家重点研发计划(2018YFE0207800) 广东省林业科技创新项目(2020KJCX003) 广东省灾害防治及应急管理专项资金(2020-06)

Corresponding authors: *1464872039@qq.com
Received:2020-03-30Accepted:2020-08-24Online:2020-10-20

Fund supported:

National Natural Science Foundation of China(41371109) National Key R&D Program of China(2018YFE0207800) Guangdong Province Forestry Science and Technology Innovation Project(2020KJCX003) Guangdong Province Special Fund for Disaster Prevention and Emergency Management(2020-06)

摘要
森林火灾作为森林非连续的干扰因子, 是生物地球化学循环的驱动因子, 显著改变生态系统的结构和功能及养分循环与能量传递, 引起森林碳库与碳分配格局的变化, 进而影响森林演替进程及固碳能力。该研究以广东省马尾松(Pinus massoniana)次生林为研究对象, 采用相邻样地比较法和空间代替时间法, 以野外调查采样与室内试验分析为主要手段, 定量研究突发性森林火灾对土壤有机碳密度的影响, 探讨森林火灾对土壤有机碳固持的影响机制。结果表明: 与对照相比, 森林火灾后的幼龄林、中龄林和成熟林的土壤有机碳密度分别为35.12、40.80和52.34 t·hm^-2, 依次降低了10.93%、8.52%和7.56%。相比对照, 幼龄林、中龄林和成熟林土壤剖面(0-60 cm)的土壤有机碳密度变化范围分别为5.04-7.76、5.26-10.27和6.33-13.58 t·hm^-2, 依次降低了2.51%-16.83%、1.31%-11.85%和1.09%-12.50%; 森林火灾显著降低了幼龄林和中龄林0-30 cm的土壤有机碳密度, 显著降低了成熟林0-20 cm的土壤有机碳密度。马尾松次生林土壤有机碳密度与土壤理化性质具有显著相关关系。通径分析表明, 对照样地和过火样地中, 土壤全氮含量均对土壤有机碳密度的直接作用最大, 土壤细根生物量对土壤有机碳密度的直接作用较小, 但其通过土壤全氮含量对土壤有机碳密度的影响均表现在间接作用上。嵌套方差分析表明, 土壤深度解释了土壤有机碳密度变异的70.60%, 林龄解释了其变异的25.35%, 森林火灾解释了其变异的2.34%。研究发现: 森林火灾减少了马尾松次生林各林龄的土壤有机碳密度。在水平方向上, 随着林龄增长, 土壤有机碳密度的减少幅度降低; 在垂直方向上, 土壤有机碳密度随着土壤土层深度加深而降低, 且随林龄增长减少幅度下降。研究森林火灾对森林生态系统土壤有机碳的影响, 有助于理解森林生态系统土壤碳固持和碳循环过程, 对制定旨在减缓全球变化的科学合理的林火管理策略具有重要意义。
关键词： 森林火灾;马尾松次生林;土壤有机碳;不同林龄;影响机制

Abstract
Aims As a discontinuous disturbance factor, forest fire is one of the drivers of biogeochemical cycles. It significantly changes the structure and function, nutrient cycling, and energy transfer of ecosystems and alters the forest carbon pools and carbon distribution patterns, consequently affecting the processes of forest succession and carbon sequestration capacity. This study aims to determine the impacts of incidental forest fire on soil organic carbon density, and to explore the mechanisms of forest fire impacts on soil organic carbon fixation.
Methods The study was conducted in secondary Pinus massoniana forests of different ages in Guangdong Province, using the method of space for time substitution. The sampling plots were set up on adjacent sites of burned and control stands, and soil samples (0-60 cm) were collected from each plot for indoor tests and analysis of the physical and chemical properties. The soil organic carbon components were measured and calculated for density. Changes in soil physical and chemical properties and soil organic carbon with forest ages were quantified.
Important findings Fire reduced the soil organic carbon density in secondary P. massoniana forests; the level of reduction in soil organic carbon density decreased with forest age and soil depth. Compared with the controls, the soil organic carbon density in the burned plots of young, mid-age and mature forests were 10.93%, 8.52% and 7.56% lower, respectively. The soil organic carbon density in the burned plots of young, mid-age and mature forests varied in the range of 5.04-7.76, 5.26-10.27 and 6.33-13.58 t·hm^-2, respectively, along the soil profile of 0-60 cm, which were 2.51%-16.83%, 1.31%-11.85% and 1.09%-12.50% lower, respectively, than the controls. Fire significantly reduced the soil organic carbon density of the young and the mid-age forests in the 0-30 cm soil layer, and of the mature forest in the 0-20 cm soil layer. There were significant correlations between soil organic carbon density and soil physical and chemical properties. Path analysis revealed the greatest direct effect of soil total nitrogen content on soil organic carbon density in both the control and burned plots; fine root biomass had a smaller direct effect, but imposed an indirect effect on soil organic carbon density via its controls on soil total nitrogen content. Nested ANOVA showed that soil depth accounted for 70.60% of the variations in soil organic carbon density, forest age 25.35%, and fire 2.34%.
Keywords：forest fire;secondary forest of Pinus massoniana;soil organic carbon;different forest ages;influence mechanism


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引用本文
罗斯生, 罗碧珍, 魏书精, 胡海清, 李小川, 吴泽鹏, 王振师, 周宇飞, 钟映霞. 中度强度森林火灾对马尾松次生林土壤有机碳密度的影响. 植物生态学报, 2020, 44(10): 1073-1086. DOI: 10.17521/cjpe.2020.0084
LUO Si-Sheng, LUO Bi-Zhen, WEI Shu-Jing, HU Hai-Qing, LI Xiao-Chuan, WU Ze-Peng, WANG Zhen-Shi, ZHOU Yu-Fei, ZHONG Ying-Xia. Effects of moderate forest fires on soil organic carbon density in secondary forests of Pinus massoniana. Chinese Journal of Plant Ecology, 2020, 44(10): 1073-1086. DOI: 10.17521/cjpe.2020.0084


森林生态系统碳储量是陆地生态系统碳库的主体, 在全球的生物地球化学循环中起着重要作用(Barbero et al., 2015; Andela et al., 2017)。森林碳汇作为重要的碳库, 被认为是一种减缓气候变化的有效清洁机制, 在减缓气候变化方面发挥重要作用(Dixon et al., 1994)。马尾松(Pinus massoniana)次生林作为我国亚热带地区重要的林型在气候变暖背 景下发挥重要碳汇效应, 而土壤有机碳库作为陆地生态系统重要碳储库, 在遭受森林火灾后会直接 或间接对大气含碳气体产生影响, 增加大气中的碳含量。

近年来, 随着全球气候变暖, 亚热带地区突发性森林火灾的规模和频率持续增加(Pellegrini et al., 2018), 使大片的森林退化, 减少生态系统服务功能以及这些自然资源的经济潜力(Cochrane, 2003)。森林燃烧时产生大量的碳排放, 其碳排放量相当于1997-1998年全球化石燃料使用量的40%, 对生态系统碳平衡产生重要影响, 这也进一步影响气候变化(Page et al., 2002)。森林火灾是温室气体和大气颗粒物排放的重要来源, 其产生的大量气态和颗粒态污染物, 对大气的化学组成、环境质量、区域环境效应以及气候系统具有重要影响(Seiler & Crutzen, 1980; 罗碧珍等, 2018)。全球每年约1%的森林遭受森林火灾(Seiler & Crutzen, 1980), 其排放约4 Pg·a^-1的碳到大气中, 这相当于每年化石燃料燃烧碳排放量的70% (Andreae & Merlet, 2001)。东南亚国家发生的森林火灾占全球的2.5%, 但由于该区域可燃物载量密实, 排放密度高于其他地区, 碳排放量占该区CO₂总量的22%, CH₄占总量的32% (Gleason & Im, 2011)。随着全球气候变暖, 森林火灾频率和强度将加剧(Andreae & Merlet, 2001; Gleason & Im , 2011; Giglio et al., 2013), 定量研究森林火灾对马尾松次生林土壤有机碳及其组分以及碳库稳定性的影响, 有助于量化森林火灾对大气环境及区域环境效应。有利于了解森林火灾对生态系统土壤碳库的影响, 对制定大气污染控制对策、改善区域环境及碳循环模拟研究具有重要意义。同时为定量评价森林火灾对土壤有机碳平衡的影响提供参考依据, 为火烧迹地恢复、森林碳汇管理提供科学支撑。

森林火灾作为非连续的干扰因子, 是生物地球化学循环的驱动因子, 显著改变生态系统的结构和功能及养分循环与能量传递, 引起森林碳库与碳分配格局的变化, 进而影响森林演替进程及固碳能力(Gleason & Im, 2011; Giglio et al., 2013)。森林火灾通过直接改变植被覆盖度进而影响植被碳库和营养元素周转, 最终影响植被的碳固定及碳从植被向土壤的转移, 导致不同碳库之间的重新分配(Bennett et al., 2017; 胡海清等, 2019)。本研究以广东省不同林龄的马尾松次生林为研究对象, 通过采取相邻样地法, 设置过火样地和对照样地并进行土壤样品和细根生物量样品采集, 定量分析突发性森林火灾对不同林龄马尾松次生林土壤有机碳的影响差异, 系统研究森林火灾对土壤有机碳的影响机制, 进而为评价突发性森林火灾对森林生态系统土壤碳固持能力与固碳潜力提供科学数据, 对制定科学合理的旨在减缓全球变化的林火管理策略具有重要意义。

1 材料和方法

1.1 研究区概况

鹤山市位于广东省中南部, 珠江三角洲西南部, 西江下游右岸(22.47°-22.85° N, 112.47°-113.03° E)。地处北回归线以南, 属南亚热带季风气候, 年平均气温为21.6 ℃, 年平均日照时间为1 797.8 h, 日照季节分布以夏季最多, 冬季最少。全境山地土壤垂直分布, 海拔400 m以下是赤红壤, 400-500 m是过渡性赤红壤, 500-700 m是红壤地带, 700-800 m是水化黄壤过渡地带, 靠近800 m的山顶是明显的黄壤区, 但面积较少。全市山地自然植被为亚热带常绿季雨林, 现有的天然次生林以常绿阔叶林为主, 根据优势树种将乔木林划分为杉木(Cunninghamia lanceolata)林、马尾松林、湿地松(Pinus elliottii engelmann)林、桉树(Eucalyptus robusta)林等林分类型(张佩霞等, 2012)。

1.2 样地设置

根据我国亚热带森林资源分布状况, 尤其是近年来华南地区次生林发展态势, 结合历年森林火灾统计数据, 通过实地调查林分生长特点, 参考遥感影像植被解译图、林相图、森林土壤类型分布图, 选择森林火灾典型分布区域, 选取相似立地条件的南方代表性的不同林龄(幼龄林、中龄林和成熟林)的马尾松次生林, 进行野外调查和采样。2018年10月31日, 广东省鹤山市龙口镇粉洞村将军山(22.76° N, 112.85° E)发生突发性森林火灾, 过火面积约75 hm², 在火后一周内, 选设中度强度森林火灾(Alexander, 1982; 胡海清等, 2012, 2019), 即中度林火强度为火灾烧死木占30%-70% (幼龄林50%, 中龄林40%, 成熟林35%), 乔木熏黑高度在2-5 m, 林下灌木几乎被烧毁(>50%), 凋落物几乎被烧毁(>50%), 火线强度750-3 500 kW·m^-1), 不同林龄(划分为幼龄林、中龄林和成熟林, 划分依据为《森林资源规划设计调查技术规程》(国家林业局调查规划设计院, 2011)的龄组划分方法, 分别选择8、17、31年的次生林样地代表幼龄林、中龄林和成熟林)马尾松次生林火烧迹地(过火后)及相邻未烧林分(对照样地)分别在坡向坡度坡位一致条件下选设20 m × 20 m的标准固定样地共18块, 3种林龄共选设固定标准样地18块, 即18块标准样地= [(幼龄林+对照样地) + (中龄林+对照样地) + (成熟林+对照样地)] × 3个重复, 同时做好相关标记, 于火后1年后(森林火灾发生后1个生长周期后)进行外业调查及样品采集。马尾松次生林样地基本概况见表1。

Table 1
表1
表1鹤山市马尾松次生林样地基本概况
Table 1Basic information of sampling plots in secondary Pinus massoniana forests in Heshan

龄组 Age group	样地类型 Plot type	平均年龄 Average age (a)	林分密度(株·hm-2) Tree density (individual·hm-2)	郁闭度 Canopy coverage	平均胸径 Average DBH (cm)	平均树高 Average tree height (m)	坡度 Slope (°)	坡位 Slope position	坡向 Aspect	海拔 Altitude (m)
幼龄林 Young forest	对照 CK	8	1 647	0.85	8.34	6.27	10-25	中部 Middle part	阳坡 Sunny slope	48
	过火 Postfire forest	8	1 632	0.85	8.25	6.75	15-25			52
中龄林 Mid-age forest	对照 CK	17	1 107	0.75	10.71	9.35	15-25			59
	过火 Postfire forest	17	1 047	0.75	10.85	9.14	20-30			75
成熟林 Mature forest	对照 CK	31	817	0.70	17.24	15.24	20-35			64
	过火 Postfire forest	31	796	0.70	17.43	15.62	20-30			65

DBH, diameter at breast height.

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1.3 土壤样品的采集与处理

森林火灾1年后, 在设置好的每个固定标准样地内, 沿“S”形设置5个60 cm深的土壤剖面, 每个剖面按照0-10 cm、10-20 cm、20-30 cm、30-40 cm和40-60 cm共5层分别采样。每层土样各采3份, 第一份土样采1 000 g左右, 带回实验室进行自然风干, 过10目筛备用, 用于测定土壤有机碳含量(SOC)、全氮含量(TN)、全磷含量(TP)、pH等指标; 第二份使用土壤环刀(100 cm³)取土, 运回实验室直接测其含水率及容重。

1.4 细根生物量采集

土壤细根(直径≤2 mm根系)采用土钻法(内径= 10 cm)在每个固定标准样地随机设置10个小样方,在其中心采集0-10 cm、10-20 cm、20-30 cm、30-40 cm和40-60 cm的土芯10个, 分层混合装袋。将样品用流动水浸泡、漂洗、过筛, 拣出细根, 风干后称鲜质量, 烘干至恒质量, 保存样品, 测定含水率。不同林龄马尾松次生林细根生物量见表2。

Table 2
表2
表2鹤山市不同林龄马尾松次生林细根生物量(平均值±标准偏差, t·hm^-2)
Table 2Fine root biomass in secondary Pinus massoniana forest of different ages in Heshan (mean ± SD, t·hm^-2)

龄组 Age group	样地类型 Plot type	土层 Soil layer (cm)
		0-10	10-20	20-30	30-40	40-60
幼龄林 Young forest	对照 CK	3.10 ± 0.20	2.25 ± 0.12	1.48 ± 0.09	0.79 ± 0.06	0.21 ± 0.01
	过火 Postfire forest	2.30 ± 0.16	1.83 ± 0.10	1.30 ± 0.09	0.76 ± 0.04	0.19 ± 0.01
中龄林 Mid-age forest	对照 CK	4.51 ± 0.31	3.12 ± 0.20	2.18 ± 0.13	1.02 ± 0.08	0.32 ± 0.02
	过火 Postfire forest	3.22 ± 0.21	2.45 ± 0.18	1.86 ± 0.12	0.98 ± 0.07	0.30 ± 0.02
成熟林 Mature forest	对照 CK	5.13 ± 0.29	3.24 ± 0.16	2.53 ± 0.15	1.18 ± 0.08	0.34 ± 0.02
	过火 Postfire forest	3.14 ± 0.18	2.38 ± 0.16	2.06 ± 0.10	1.05 ± 0.07	0.29 ± 0.02

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1.5 实验方法

土壤有机碳含量采用Multi N/C3100分析仪(Analytik Jena AG, Jena, Germany)联用固体模块测定。

1.6 单位面积碳密度的计算方法

单位面积某一土层中的有机碳密度计算公式为:

(1)$SO{{C}_{\text{d}}}=\sum\limits_{i=1}^{n}{{{T}_{i}}\times {{\theta }_{i}}\times {{C}_{i}}\times (1-{{\delta }_{i}}\%)}/10$
式中, SOC_d为土壤有机碳密度(t·hm^-2); i为土壤层数; n = 5; T_i为土壤剖面第i层的土层厚度(cm), 即1-4层每层厚度为10 cm, 5层为20 cm; q_i为土壤剖面第i层的土壤容重(g·cm^-3); C_i为土壤剖面第i层的有机碳含量(g·kg^-1); d_i%为土壤剖面直径大于2 mm砾石含量系数; 10为将SOC的单位换算成t·hm^-2的系数。

1.7 数据统计分析

运用单因素方差分析比较不同林龄及不同土壤剖面马尾松次生林的土壤有机碳密度的差异, 并通过最小显著差异(LSD)多重比较检验同一类型样地中不同林龄之间土壤有机碳密度的差异。运用独立样本t检验比较森林火灾前后同一土壤层的马尾松次生林的土壤有机碳密度的差异。不同林龄马尾松林土壤有机碳密度空间变异性分为3级: 变异系数(CV) ≤ 10%, 表示弱变异; 10% < CV < 100%, 表示中等变异; CV ≥ 100%, 表示强变异(Jobbágy & Jackson, 2000)。用Pearson分析土壤有机碳密度与土壤理化性质的关系。采用通径分析土壤理化性质对土壤有机碳密度的直接影响和间接影响。采用嵌套方差分析不同林龄、森林火灾、不同土壤深度及其交互作用对土壤有机碳密度的影响, 运用方差分解讨论不同林龄、林火、不同土壤深度对土壤有机碳密度的相对贡献(Heikkinen et al., 2005; 王薪琪和王传宽, 2019)。嵌套方差分析中, 对每一个不同林龄的马尾松次生林, 采用的嵌套级别包括2个层次尺度: 土壤深度和林龄。分析数据前, 进行Kolmogorov-Smirnov test正态性检验, 若不满足正态分布和方差齐性等方差分析前提条件, 对数据进行对数转换, 若转化后数据仍不满足条件则采用非参数检验方法(Kruskal-Wallis test)。以上统计分析均由用SPSS 25.0软件处理, 显著性水平设置α = 0.05。用Excel 2019软件和Origin 2019b绘制图表。变异系数计算公式如下:

(2)$CV=(SD/MN)\times 100 \%$
式中, CV表示变异系数, SD表示标准偏差, MN表示平均值。

2 结果和分析

2.1 森林火灾对土壤理化性质的影响

2.1.1 森林火灾对土壤容重的影响

马尾松次生林对照样地和过火样地的土壤容重均随林龄的增长而下降(表3)。从幼龄林到成熟林, 对照样地的马尾松次生林土壤容重从1.38降至1.27 g·cm^-3, CV为9.59%-9.68%, 过火样地土壤容重从幼龄林的1.44 g·cm^-3降至成熟林的1.32 g·cm^-3, CV为6.08%-6.61%, CV与土壤容重变化具有一致性。研究结果表明, 对照样地和过火样地各林龄马尾松次生林的土壤容重均属于弱变异。

Table 3
表3
表3鹤山市马尾松次生林对照样地和过火样地土壤理化性质特征(平均值±标准偏差)
Table 3Characteristics of soil physicochemical properties in the control plots and the postfire plots of secondary Pinus massoniana forests in Heshan (mean±SD)
CK代表对照样地; Postfire forest代表过火样地。BD,土壤容重; Moisture,土壤含水率; SOC,土壤有机碳含量; TN,土壤全氮含量; TP,土壤全磷含量。同一行中不同小写字母代表同一处理间差异显著(p <0.05),不同大写字母代表同一土层2种处理之间差异显著(p <0.05)。
CK, control plots; Postire forest, burned plots. BD, soil bulk density; SOC, soil organic carbon content; TN, soil total nitrogen content; TP, soil total phosphorus content. Different lowercase ltters in the same row indicates significant differences between the same treatments (p < 0.05), and different uppercase letters indicates significant differences between the two treatments in the same soil layers (p <0.05).

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单因素方差分析表明, 对照样地中, 不同林龄马尾松次生林的土壤容重均无显著差异(p > 0.05); 过火样地中, 幼龄林和中龄林的土壤容重无显著差异(p > 0.05), 但均与成熟林有极显著差异(p < 0.01)。森林火灾增加了各林龄马尾松次生林的土壤容重。随着林龄增长, 土壤容重均表现为成熟林<中龄林<幼龄林的规律, 即随着林龄增长森林火灾增加了马尾松次生林的土壤容重。

2.1.2 森林火灾对土壤含水率的影响

马尾松次生林对照样地和过火样地的土壤含水率均随林龄的增长而增加(表3)。从幼龄林到成熟林, 对照样地的马尾松次生林土壤含水率的平均值从19.10%增至22.35%, CV为9.38%-13.58%, 过火样地土壤含水率的平均值从幼龄林的18.31%增至成熟林的21.50%, CV为7.46%-10.48%, CV与土壤含水率变化具有一致性。研究结果表明, 对照样地和过火样地中的幼龄林的土壤含水率属于弱变异, 而中龄林和成熟林的土壤含水率属于中等变异。

单因素方差分析表明, 在马尾松次生林对照样地中, 幼龄林与中龄林的土壤含水率无显著差异(p > 0.05), 但与成熟林的土壤含水率有显著差异(p < 0.05), 中龄林与成熟林的土壤含水率亦无显著差异(p > 0.05); 在过火样地中, 幼龄林和中龄林的土壤含水率有显著差异(p < 0.05), 而与成熟林有极显著差异(p < 0.01), 中龄林和成熟林之间亦有显著差异(p < 0.05)。森林火灾均降低了马尾松次生林各龄林的土壤含水率。随着林龄增长, 土壤含水率均表现为成熟林>中龄林>幼龄林的变化规律。

2.1.3 森林火灾对土壤pH的影响

马尾松次生林对照样地和过火样地的土壤pH随林龄增加而减少(表3)。从幼龄林到成熟林, 对照样地的马尾松次生林土壤pH的平均值从4.64减至4.35, CV为7.64%-8.50%, 过火样地土壤pH的平均值从幼龄林的4.82减至成熟林的4.59, CV为4.89%-5.27%, CV与土壤pH变化具有一致性。研究结果表明, 对照样地和过火样地各林龄马尾松次生林的土壤pH均属于弱变异。

单因素方差分析表明, 在马尾松次生林对照样地中, 各龄林的土壤pH均无显著差异(p > 0.05); 在过火样地中, 幼龄林和中龄林的土壤pH无显著差异(p > 0.05), 而与成熟林有显著差异(p < 0.05), 中龄林和成熟林之间无显著差异(p > 0.05)。森林火灾均提高了马尾松次生林各龄林的土壤pH。随着林龄增长, 土壤pH均表现为成熟林<中龄林<幼龄林的变化规律。

2.1.4 森林火灾对土壤全氮含量的影响

马尾松次生林对照样地和过火样地的土壤全氮含量均随林龄的增长而增加(表3)。从幼龄林到成熟林, 对照样地的马尾松次生林土壤全氮含量的平均值从0.37 g·kg^-1增至0.54 g·kg^-1, CV为22.30%- 34.84%, 过火样地土壤全氮含量的平均值从幼龄林的0.31 g·kg^-1增至成熟林的0.45 g·kg^-1, CV为21.62%-30.14%, CV与土壤全氮含量变化具有一致性。研究结果表明, 对照样地和过火样地中各林龄的土壤全氮含量属于中等变异。

单因素方差分析表明, 在马尾松次生林对照样地中, 幼龄林与中龄林的土壤全氮含量无显著差异(p > 0.05), 但与成熟林的土壤全氮含量有显著差异, 中龄林与成熟林的土壤全氮含量亦无显著差异; 在过火样地中, 幼龄林和中龄林的土壤全氮含量有显著差异(p < 0.05), 而与成熟林有极显著差异(p < 0.01), 中龄林和成熟林之间亦有显著差异(p < 0.05)。森林火灾均降低了马尾松次生林各龄林的土壤全氮含量。随着林龄增长, 土壤全氮含量均表现为成熟林>中龄林>幼龄林的规律。

2.1.5 森林火灾对土壤全磷含量的影响

马尾松次生林对照样地和过火样地的土壤全磷含量均随林龄的增长而增加(表3)。从幼龄林到成熟林, 对照样地的马尾松次生林土壤全磷含量的平均值从0.15 g·kg^-1增至0.23 g·kg^-1, CV为5.88%-9.22%, 过火样地土壤全磷含量的平均值从幼龄林的0.17 g·kg^-1增至成熟林的0.25 g·kg^-1, CV为7.51%-16.69%, CV与土壤全磷含量变化具有一致性。研究结果表明, 对照样地各龄林的土壤全磷含量属于弱变异, 过火样地中成熟林属于弱变异, 过火样地中幼龄林和中龄林的土壤全磷含量属于中等变异。

单因素方差分析表明, 在马尾松次生林对照样地中, 幼龄林、中龄林和成熟林的土壤全磷含量均有极显著差异(p < 0.01); 在过火样地中, 幼龄林、中龄林和成熟林的土壤全磷含量亦均有显著差异(p < 0.05)。森林火灾均提高了马尾松次生林各龄林的土壤全磷含量。随着林龄增长, 土壤全磷含量均表现为成熟林>中龄林>幼龄林的规律。

2.1.6 森林火灾对土壤有机碳含量的影响

马尾松次生林对照样地和过火样地的土壤有机碳含量均随林龄的增长而增加(表3)。从幼龄林到成熟林, 对照样地的马尾松次生林土壤有机碳含量的平均值从5.15 g·kg^-1增至8.26 g·kg^-1, CV为33.70%- 43.81%, 过火样地土壤有机碳含量的平均值从幼龄林的4.26 g·kg^-1增至成熟林的7.17 g·kg^-1, CV为22.04%-34.96%, CV与土壤有机碳含量变化具有一致性。研究结果表明, 对照样地和过火样地各龄林的土壤有机碳含量均属于中等变异。

单因素方差分析表明, 在马尾松次生林对照样地中, 幼龄林和中龄林的土壤有机碳含量无显著差异, 而均与成熟林的土壤有机碳含量有显著差异(p < 0.05); 在过火样地中, 幼龄林和中龄林土壤有机碳含量无显著差异, 而均与成熟林的土壤有机碳含量有显著差异(p < 0.05)。森林火灾降低了马尾松次生林各龄林的土壤有机碳含量。随着林龄增长, 土壤有机碳含量表现为成熟林>中龄林>幼龄林的规律。

2.2 森林火灾对土壤有机碳密度的影响

马尾松次生林对照样地的土壤有机碳随林龄增长而增加, 森林火灾没有改变土壤有机碳密度随林龄增长而增加的变化趋势, 过火样地的土壤有机碳密度随林龄的增长而增加(图1)。从幼龄林到成熟林, 对照样地的马尾松次生林土壤有机碳密度从39.43 t·hm^-2增至56.62 t·hm^-2, CV为0.85%-1.19%, 过火样地土壤有机碳密度从幼龄林的35.12 t·hm^-2增至成熟林的52.34 t·hm^-2, CV为0.40%-1.35%, CV与土壤有机碳密度变化具有一致性。研究结果表明, 对照样地和过火样地各龄林的土壤有机碳密度均属于弱变异。

图1

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图1马尾松次生林不同林龄土壤有机碳密度(平均值±标准偏差; t·hm^-2)。

Fig. 1Soil organic carbon density in secondary Pinus massoniana forests of different ages (mean ± SD; t·hm^-2).



单因素方差分析表明, 在马尾松次生林对照样地中, 幼龄林、中龄林和成熟林的土壤有机碳密度间存在显著差异(p < 0.05); 在过火样地中, 幼龄林、中龄林和成熟林的土壤有机碳密度亦呈显著差异(p < 0.05)。

在垂直方向上, 土壤有机碳密度随土壤土层深度加深而降低, 且随林龄增长减少幅度下降(图2)。对照样地中(图2A), 幼龄林土壤剖面(0-60 cm)的土壤有机碳密度变化范围为5.17-9.33 t·hm^-2, CV为0.41%-3.07%, 其中0-10 cm土壤有机碳密度与其他各土层呈极显著差异(p < 0.01), 10-40 cm各土层之间亦呈显著差异(p < 0.05), 而30-40和40-60 cm土层之间无显著差异; 中龄林土壤剖面(0-60 cm)的土壤有机碳密度变化范围为5.33-11.65 t·hm^-2, CV为0.11%-1.26%, 0-60 cm各土层之间与对照样地幼龄林各土层土壤有机碳密度变化一致; 成熟林的土壤有机碳密度为6.40-15.52 t·hm^-2, CV为0.61%-2.42%, 0-60 cm各土层土壤有机碳密度均有显著差异(p < 0.05)。

图2

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图2鹤山市马尾松次生林不同林龄土壤有机碳密度的剖面垂直分布。A, 对照样地。B, 过火样地。

Fig. 2Vertical profile of soil organic carbon density in secondary Pinus massoniana forests of different ages in Heshan. A, CK forest. B, Postfire forest.



在过火样地中(图2B), 马尾松次生林幼龄林土壤剖面(0-60 cm)的土壤有机碳密度变化范围为5.04-7.76 t·hm^-2, CV变化范围为0.70%-2.46%, 其中0-10 cm土壤有机碳密度显著高于其他各土层(p < 0.05), 30-40和40-60 cm土层的土壤有机碳密度无显著差异, 其他各土层均有显著差异(p < 0.05); 中龄林土壤剖面(0-60 cm)的土壤有机碳密度变化范围为5.26-10.27 t·hm^-2, CV为0.43%-1.75%, 0-60 cm各土层之间与过火样地幼龄林各土层土壤有机碳密度变化一致; 成熟林的土壤有机碳密度为6.33-13.58 t·hm^-2, CV为0.41%-2.38%, 0-60 cm各土层之间土壤有机碳密度均呈显著差异(p < 0.05)。研究结果表明, 对照样地和过火样地各林龄土壤有机碳密度的剖面变化均属于弱变异。

表4给出了马尾松次生林对照样地与过火后样地不同林龄同一土层的土壤有机碳密度的t检验差异比较结果。在幼龄林样地中, 对照样地和过火样地在0-30 cm有极显著差异(p < 0.001), 而其他各土层之间没有显著差异; 在中龄林样地中, 对照样地和过火样地在0-30 cm有显著差异(p < 0.001), 其他土层之间没有显著差异; 在成熟林样地中, 对照样地和过火样地在0-20 cm呈显著差异(p < 0.001)。

Table 4
表4
表4鹤山市马尾松次生林对照样地与过火样地不同林龄同一土层土壤有机碳密度t检验
Table 4t-tests of the difference in soil organic carbon density between controls and burned plots in same soil layers in secondary Pinus massoniana forest of different ages in Heshan

土层 Soil layer (cm)	幼龄林 Young forest				中龄林 Mid-age forest				成熟林 Mature forest
	Levene检验 Levene test		t检验 t test		Levene检验 Levene test		t检验 t test		Levene检验 Levene test		t检验 t test
	F	p	t	p	F	p	t	p	F	p	t	p
0-10	2.811	0.169	13.919	0.001	0.205	0.674	10.450	0.001	2.058	0.225	11.801	0.001
10-20	1.556	0.280	20.485	0.001	2.593	0.183	17.768	0.001	0.513	0.514	9.736	0.001
20-30	0.517	0.512	23.744	0.001	5.343	0.082	37.536	0.001	0.150	0.718	2.618	>0.05
30-40	1.726	0.259	2.561	>0.05	0.755	0.434	1.968	>0.05	4.344	0.106	2.657	>0.05
40-60	4.595	0.099	1.334	>0.05	2.683	0.177	1.681	>0.05	3.099	0.153	1.786	>0.05

加粗字体表示差异显著(p < 0.05)。
Bold font indicates significant difference (p < 0.05).

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2.3 土壤有机碳密度与土壤理化性质的相关分析

相关分析(表5)表明, 马尾松次生林对照样地和过火样地土壤有机碳密度与土壤理化性质均有显著相关性。在对照样地中, 土壤有机碳密度与土壤有机碳含量(r = 0.988, p < 0.01), 土壤全氮含量(r = 0.953, p < 0.01), 土壤全磷含量(r = 0.682, p < 0.01), 土壤含水率(r = 0.949, p < 0.01), C:N (r = 0.782, p < 0.01)、C:P (r = 0.899, p < 0.01), N:P (r = 0.728, p < 0.01), 细根生物量(r = 0.937, p < 0.01)呈极显著正相关关系, 而与土壤容重(r = -0.831, p < 0.01)和土壤pH (r = -0.820, p < 0.01)呈极显著负相关关系。在过火样地中, 土壤有机碳密度与土壤有机碳含量(r = 0.989, p < 0.01), 土壤全氮含量(r = 0.957, p < 0.01)、土壤全磷含量(r = 0.868, p < 0.01), 土壤含水率(r = 0.924, p < 0.01),C:N (r = 0.628, p < 0.01), C:P (r = 0.931, p < 0.01),N:P (r = 0.601, p < 0.01), 细根生物量(r = 0.832, p < 0.01)呈极显著正相关关系, 而与土壤容重(r = -0.726, p < 0.01)和土壤pH (r = -0.774, p < 0.01)呈极显著负相关关系。

Table 5
表5
表5鹤山市马尾松次生林对照样地与过火样地土壤有机碳密度与土壤理化性质、生物量的相关关系
Table 5Correlation coefficients of soil organic carbon density with soil properties and fine root biomass in controls and burned plots of secondary Pinus massoniana forests in Heshan

样地类型 Plot type	土壤有机碳含量 SOC	土壤全氮 含量 TN	土壤全磷 含量 TP	土壤容重 BD	土壤含水率 Moisture	pH	C:N	C:P	N:P	细根生物量 Fine root biomass
CK	0.988**	0.953**	0.682**	-0.831**	0.949**	-0.820**	0.782**	0.899**	0.728**	0.937**
Postfire forest	0.989**	0.957**	0.868**	-0.726**	0.924**	-0.774**	0.628**	0.931**	0.601**	0.832**

CK, 对照样地; Postfire forest, 过火样地。*, p < 0.05; **, p < 0.01。
BD, soil bulk density; SOC, soil organic carbon content; TN, soil total nitrogen content; TP, soil total phosphorus content. *, p < 0.05; **, p < 0.01.

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2.4 土壤有机碳密度与土壤理化性质的通径系数

由通径分析可知, 在对照样地中(表6), 土壤理化性质对土壤有机碳密度的直接影响系数排序为: 土壤全氮含量> C:N >土壤容重>土壤有机碳含量> C:P >土壤全磷含量> N:P >土壤pH >土壤含水率>土壤细根生物量。土壤全氮含量对土壤有机碳密度的直接影响最大, 通径系数为0.706, C:N、土壤容重和土壤有机碳含量的直接影响次之, 通径系数分别为0.359、0.349和0.148, 这表明土壤全氮含量、C:N、土壤容重和土壤有机碳含量对土壤有机碳密度的影响表现为直接作用, 其余土壤理化性质指标对土壤有机碳密度的直接影响较小, 其中土壤细根生物量对土壤有机碳密度的直接通径系数最小, 为0.016, 但其通过土壤全氮含量对土壤有机碳密度间接通径系数达0.631。

Table 6
表6
表6鹤山市马尾松次生林对照样地土壤理化性质与土壤有机碳密度的通径系数
Table 6Path analysis between soil properties and soil organic carbon density in control plots of secondary Pinus massoniana forests in Heshan

变量 Variable	X1-Y1	X2-Y1	X3-Y1	X4-Y1	X5-Y1	X6-Y1	X7-Y1	X8-Y1	X9-Y1	X10-Y1
X1	0.148	0.666	0.053	-0.310	0.016	0.027	0.292	0.120	-0.038	0.015
X2	0.139	0.706	0.055	-0.287	0.016	0.025	0.214	0.112	-0.042	0.015
X3	0.099	0.500	0.078	-0.227	0.011	0.018	0.157	0.044	-0.008	0.008
X4	-0.131	-0.579	-0.051	0.349	-0.012	-0.030	-0.288	-0.107	0.031	-0.013
X5	0.137	0.667	0.049	-0.256	0.017	0.023	0.226	0.112	-0.041	0.015
X6	-0.128	-0.568	-0.046	0.336	-0.013	-0.031	-0.281	-0.108	0.033	-0.014
X7	0.120	0.420	0.034	-0.280	0.011	0.024	0.359	0.104	-0.022	0.013
X8	0.135	0.600	0.026	-0.284	0.014	0.025	0.283	0.132	-0.047	0.016
X9	0.106	0.558	0.011	-0.206	0.013	0.019	0.150	0.116	-0.054	0.014
X10	0.136	0.631	0.037	-0.279	0.016	0.025	0.273	0.124	0.045	0.016

X₁为土壤有机碳含量, X₂为土壤全氮含量, X₃为土壤全磷含量, X₄为土壤容重, X₅为土壤含水率, X₆为土壤pH, X₇为C:N, X₈为C:P, X₉为N:P, X₁₀为土壤细根生物量。Y₁代表对照样地土壤有机碳密度。表中数据下划线示为直接通径系数, 其余为间接通径系数。
X₁, soil organic carbon content; X₂, soil total nitrogen content; X₃, soil total phosphorus content; X₄, soil bulk density; X₅, soil moisture; X₆, soil pH; X₇, C:N; X₈, C:P; X₉, N:P; X₁₀, soil fine root biomass. Y₁ represents soil organic carbon density in CK. The underlined data in the table are shown as the direct path coefficients and the others are the indirect path coefficients.

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在过火样地中(表7), 土壤理化性质对土壤有机碳密度的直接影响系数排序为: 土壤全氮含量> C:P > N:P >土壤容重>土壤有机碳含量> C:N >土壤全磷含量>土壤含水率>土壤pH>土壤细根生物量。土壤全氮含量对土壤有机碳密度的直接通径系数最大, 为0.700, C:P、N:P和土壤容重次之, 通径系数分别为0.406、-0.259和0.256。土壤细根生物量对土壤有机碳密度的直接通径系数为0.005, 其通过土壤全氮含量对土壤有机碳密度的间接通径系数为0.561。说明土壤细根生物量对土壤有机碳密度的影响表现在间接作用上。

Table 7
表7
表7鹤山市马尾松次生林过火样地土壤理化性质与土壤有机碳密度的通径系数
Table 7Path analysis between soil properties and soil organic carbon density in burned plots of secondary Pinus massoniana forests in Heshan

变量 Variable	X1-Y2	X2-Y2	X3-Y2	X4-Y2	X5-Y2	X6-Y2	X7-Y2	X8-Y2	X9-Y2	X10-Y2
X1	0.118	0.658	0.092	-0.206	0.012	0.006	0.072	0.377	-0.141	0.004
X2	0.111	0.700	0.086	-0.171	0.012	0.005	0.043	0.358	-0.190	0.004
X3	0.104	0.580	0.103	-0.214	0.011	0.005	0.069	0.268	-0.061	0.003
X4	-0.095	-0.467	-0.086	0.256	-0.008	-0.006	-0.083	-0.268	0.032	-0.003
X5	0.104	0.644	0.082	-0.146	0.013	0.004	0.047	0.341	-0.170	0.004
X6	-0.098	-0.534	-0.078	0.237	-0.009	-0.007	-0.069	-0.312	0.099	-0.003
X7	0.080	0.286	0.068	-0.201	0.006	0.004	0.105	0.245	0.032	0.002
X8	0.109	0.617	0.068	-0.169	0.011	0.005	0.064	0.406	-0.184	0.004
X9	0.064	0.513	0.025	-0.032	0.009	0.003	-0.013	0.288	-0.259	0.003
X10	0.095	0.561	0.065	-0.149	0.012	0.005	0.055	0.352	-0.168	0.005

X₁为土壤有机碳含量, X₂为土壤全氮含量, X₃为土壤全磷含量, X₄为土壤容重, X₅为土壤含水率, X₆为土壤pH, X₇为C:N, X₈为C:P, X₉为N:P, X₁₀为土壤细根生物量。Y₂代表代表过火样地土壤有机碳密度。表中数据下划线示为直接通径系数, 其余为间接通径系数。
X₁, soil organic carbon content; X₂, soil total nitrogen content; X₃, soil total phosphorus content; X₄, soil bulk density; X₅, soil moisture; X₆, soil pH; X₇, C:N; X₈, C:P; X₉, N:P; X₁₀, soil fine root biomass. Y₂ represents soil organic carbon density in burned plots. The underlined data in the table are shown as the direct path coefficients and the others are the indirect path coefficients.

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2.5 土壤有机碳密度差异的影响因素

引起马尾松次生林土壤有机碳密度变异的原因是由不同林龄、不同土壤深度、森林火灾等组成的(表8; 图3)。林龄、土壤深度和森林火灾解释了马尾松次生林土壤有机碳密度大部分的变异。其中土壤深度解释土壤有机碳密度变异的70.60%, 林龄解释了其变异的25.35%, 森林火灾解释了其变异的2.34%, 未能解释部分占1.71%。

Table 8
表8
表8马尾松次生林土壤有机碳密度差异的嵌套方差分析
Table 8Nested analysis of variance in soil organic carbon density (SOC_d) in secondary Pinus massoniana forests

变异来源 Source of variance	自由度 df	土壤有机碳密度 SOCd
		F	p
森林火灾 Forest fires	1	1 066.94	<0.001
林龄 Stand age	2	5 767.32	<0.001
森林火灾×林龄 Forest fires × stand age	2	1.53	0.225
嵌套于林龄内的土壤深度 Soil depth (a)	12	2 676.99	<0.001
森林火灾×嵌套于林龄内的土壤深度 Forest fires × Soil depth (a)	12	59.30	<0.001

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图3

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图3马尾松次生林土壤有机碳密度方差分解。土壤有机碳密度变异的解释比例为嵌套方差分析中得到的结果(未包含交互作用)。

Fig. 3Variance partitioning of soil organic carbon density in secondary Pinus massoniana forests. The proportion of variation explained here is based on the value obtained from a nested ANOVA variance partitioning procedure (No interactions).

3 讨论

3.1 森林火灾对土壤有机碳密度的影响

森林火燃烧过程改变了碳源(地上凋落物生物量和地下细根生物量)输入和土壤有机质分解速率的平衡调节(Zhou et al., 2007; 崔晓阳等, 2012; Alca?iz et al., 2018; 胡海清等, 2020); 另一方面, 森林火灾减少了土壤覆盖层, 通过增加太阳光的穿透,改变了地表土壤温度和水热条件, 影响微生物对土壤有机碳的转化和分解, 可提供的有机碳来源减少, 进而减少了土壤有机碳密度(Hammill & Bradstock, 2006)。本研究结论与之一致, 森林火灾显著减少了不同林龄马尾松次生林土壤有机碳密度(p < 0.05)。相比对照样地, 幼龄林、中龄林、成熟林土壤有机碳密度分别下降10.93%、8.52%、7.56%, 方差分解表明, 森林火灾解释土壤有机碳密度变异的2.34%, 林龄因素解释了其变异的25.35%。火后成熟林的土壤有机碳密度降低最小, 这表明由于不同林龄的土壤有机碳的积累能力存在差异(图1), 且成熟林有较高的固氮能力使土壤肥力增加, 同时也促进了植被生长, 有更多的净初级生力(NPP), 而这是土壤功能和结构的最直接驱动力(Lohbeck et al., 2015), 在同等的温度条件下, 火灾将成熟林的植被中的碳相对更多地转移到土壤中, 即土壤碳释放到大气中相对更少(崔晓阳等, 2012)。森林火灾对土壤有机碳密度的影响具有很大不确定性, 取决于多种因素, 包括不同火灾类型、林火强度、土壤类型、植被、气候和地形(French et al., 2004; Vergnoux et al., 2011; Mouteva et al., 2015)。一些研究表明, 计划烧除或轻度森林火灾后, 土壤有机碳密度增加(Johnson & Curtis, 2001; Bennett et al., 2014), 这可能是由于火后未完全燃烧的剩余物部分和稳定性疏水有机物的累积, 以及火灾后固氮植物的增多使碳输入源增多。

本研究表明, 在垂直方向上, 森林火灾亦减少了各林龄土壤有机碳密度, 相比对照样地, 幼龄林、中龄林、成熟林分别减少了2.51%-16.83%、1.31%- 11.85%、1.09%-12.50%, 在0-30 cm土层, 幼龄林、中龄林土壤有机碳密度与对照样地相比呈显著差异(p < 0.05), 而成熟林的土壤有机碳密度在0-20 cm土层与对照样地相比显著下降(p < 0.05)。土壤有机碳密度深度分布模式影响植被初级生产力并受植被初级生产力的影响。研究表明, 土壤有机碳密度在土壤表层最高, 随土壤深度加深而减少(Meersmans et al., 2008), 本文研究结论与之一致。林分地表凋落物层、土壤细根生物量是土壤有机碳的主要供给者, 植物根系还可深至土壤亚表层, 在对照样地和过火样地中, (0-20 cm)/(0-60 cm)土壤有机碳密度比值均超过了40%, 由于地表凋落物层和土壤细根生物量及根系在土壤表层聚集, 且火场温度随土层深度加深, 热量传递呈现递减, 同时表层有机层和干燥的土壤条件也会阻碍土壤热量传递(Neary et al., 1999), 所以土壤表层有机碳受林火影响最明显。

3.2 土壤有机碳密度与土壤理化性质相关性分析

各林龄马尾松次生林土壤有机碳密度与土壤理化性质、土壤细根生物量紧密相关。对照样地和过火样地中的土壤有机碳密度均与土壤理化性质呈极显著相关关系(p < 0.01), 与土壤细根生物量亦呈极显著相关关系(p < 0.01)。森林火灾影响了马尾松次生林土壤理化性质(表3), 而土壤理化性质的改变, 亦可通过影响土壤微生物活动和有机碳的矿化速率来影响土壤有机碳库的储存和周转, 进而改变土壤有机碳的分布格局(张苏峻等, 2010; 孔健健和杨健, 2014)。

土壤有机碳密度与pH呈极显著负相关关系。土壤pH是土壤的重要性质, 可以影响土壤各元素在土壤中的转化, 同时影响着土壤有机碳密度。土壤有机碳的分解、土壤营养元素存在的状态、释放、转化与有效性都与土壤酸碱性有关(胡海清, 2005), 土壤微生物和植物生长受土壤酸碱性的影响, 适宜的酸碱性有利于土壤微生物活性, 而这可以影响土壤有机碳的分解速率。我国不同区域土壤pH差异大, 通常具有“北碱南酸”的地带性分布特点, 本研究中对照样地和过火样地各林龄土壤pH均<5.0, 属于强酸性土壤。强酸性土壤降低微生物活性, 使土壤有机碳储存与周转能力下降, 从而利于土壤有机碳积累(Mládková et al., 2004; Boruvka et al., 2005)。本研究中火后各林龄马尾松次生林土壤pH均呈增加趋势, 说明火后强化了林下土壤的碱性, 加快了土壤有机碳的分解。此外, 土壤pH的增加在一定程度上加快了凋落物和细根生物量的分解, 促进了林分的生长, 同时也增加了凋落物和根系归还量, 使土壤有机碳密度随林龄的增长而增加。结合通径分析表明, 土壤pH对土壤有机碳密度的直接影响较小, 其通过土壤全氮含量对土壤有机碳密度的影响表现在间接作用上。

本研究表明, 对照样地和过火样地的土壤有机碳密度与土壤容重呈极显著负相关, 与土壤含水率呈极显著正相关关系(p < 0.01)。火灾提高了各龄林的土壤容重, 降低了各龄林的土壤含水率(表3), 这表明林火改变了马尾松次生林土壤结构以及土壤水分的渗透条件, 加快了土壤水分对土壤有机质分解和转化的影响。由于土壤中微生物活动需要一定的土壤含水量, 但如过多的土壤水分使得进入土壤中的氧气减少, 土壤通透性变差, 继而影响土壤有机碳的分解过程。当土壤在嫌气状态时, 好氧微生物将停止分解有机碳(黄昌勇和徐建明, 2010)。本研究中火后土壤含水率降低, 这在一定程度上促进了好氧微生物分解土壤有机碳的过程, 从而降低了土壤有机碳的积累。这和Cleverly等(2013)、Sun等(2016)研究的结论类似。

土壤有机碳密度与土壤全氮含量呈极显著正相关关系(p < 0.01)。相关研究表明氮的有效性通常会限制森林中碳的积累(Schulze et al., 1995; Holland et al., 1997)。火后减少的有机碳和较高的土壤pH可能会抑制微生物的活动以及氮的转化和固氮植物的生长, 从而导致火后土壤中的全氮含量减少(孙明学, 2011)。因此, 火后不同林龄土壤有机碳含量和土壤全氮含量在土壤剖面分布的下降趋势相似, 这与土壤有机碳密度与土壤全氮含量呈极显著正相关关系具有一致性。通常认为较低的C:N有利于土壤氮的矿化, 能反映土壤有机质的分解速度且比值与分解速度成反比(Prescott et al., 2000; Springob & Kirchmann, 2003), 而本研究中火后土壤C:N增加, 影响了土壤养分的释放转化, 间接降低了植物氮利用率, 这在一定程度上不利于林分植物的生长和土壤有机碳的积累(McGroddy et al., 2004; Laganière et al., 2010; Augusto et al., 2015)。结合通径分析表 明, 对照样地和过火样地均为土壤全氮含量对土壤有机碳密度的直接影响最大, C:N对土壤有机碳密度的直接影响系数分别为0.359和0.105, 通过土壤全氮含量对土壤有机碳密度的间接影响系数分别为0.420和0.286, 这说明火后C:N对土壤有机碳密度的影响下降, 火后提供给植物的有机氮量小于微生物同化量, 这亦表明减缓了林分植物的生长, 减少了碳源输入量。

土壤有机碳密度与土壤全磷含量、C:P呈极显著正相关关系(p < 0.01)。土壤磷对于植物的生长至关重要(Neary et al., 1999; Yuan & Chen, 2012)。本研究表明火后降低了不同林龄的土壤C:P, 这说明火后降低了植物吸收营养物质并进行碳同化的能力, 植物根系利用效率降低(He & Dijkstra, 2014)。火后C:P、N:P降低, 这和以前的研究(Hume et al., 2016)一致。这主要是因为火后森林生物量的减少和林冠层间隙的加大(Paré et al., 1993; Shrestha & Chen, 2010)。

4 结论

森林火灾减少了马尾松次生林各龄林的土壤有机碳密度。在水平方向上, 随着林龄增长土壤有机碳密度的减少幅度降低; 在垂直方向上, 土壤有机碳密度随着土壤土层深度加深而降低, 且随林龄增长减少幅度下降。与对照相比, 森林火灾后的幼龄林、中龄林和成熟林的土壤有机碳密度分别为35.12、40.80和52.34 t·hm^-2, 依次降低了10.93%、8.52%和7.56%。相比对照, 幼龄林、中龄林和成熟林土壤剖面(0-60 cm)的土壤有机碳密度变化范围分别为5.04-7.76、5.26-10.27和6.33-13.58 t·hm^-2, 依次降低了2.51%-16.83%、1.31%-11.85%和1.09%- 12.50%; 森林火灾显著降低了幼龄林和中龄林0-30 cm的土壤有机碳密度(p < 0.05), 显著降低了成熟林0-20 cm的土壤有机碳密度(p < 0.05)。马尾松次生林土壤有机碳密度与土壤理化性质具有显著相关关系(p < 0.05)。通径分析表明, 对照样地和过火样地中, 土壤全氮含量均对土壤有机碳密度的直接作用最大, 土壤细根生物量对土壤有机碳密度直接作用较小, 但其通过土壤全氮含量对土壤有机碳密度的影响均表现在间接作用上。嵌套方差分析表明, 土壤深度解释了土壤有机碳密度变异的70.60%, 林龄解释了其变异的25.35%, 森林火灾解释了其变异的2.34%。

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Effects of prescribed fires on soil properties: a review
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... 森林火燃烧过程改变了碳源(地上凋落物生物量和地下细根生物量)输入和土壤有机质分解速率的平衡调节(Zhou et al., 2007; 崔晓阳等, 2012; Alca?iz et al., 2018; 胡海清等, 2020); 另一方面, 森林火灾减少了土壤覆盖层, 通过增加太阳光的穿透,改变了地表土壤温度和水热条件, 影响微生物对土壤有机碳的转化和分解, 可提供的有机碳来源减少, 进而减少了土壤有机碳密度(Hammill & Bradstock, 2006).本研究结论与之一致, 森林火灾显著减少了不同林龄马尾松次生林土壤有机碳密度(p < 0.05).相比对照样地, 幼龄林、中龄林、成熟林土壤有机碳密度分别下降10.93%、8.52%、7.56%, 方差分解表明, 森林火灾解释土壤有机碳密度变异的2.34%, 林龄因素解释了其变异的25.35%.火后成熟林的土壤有机碳密度降低最小, 这表明由于不同林龄的土壤有机碳的积累能力存在差异(图1), 且成熟林有较高的固氮能力使土壤肥力增加, 同时也促进了植被生长, 有更多的净初级生力(NPP), 而这是土壤功能和结构的最直接驱动力(Lohbeck et al., 2015), 在同等的温度条件下, 火灾将成熟林的植被中的碳相对更多地转移到土壤中, 即土壤碳释放到大气中相对更少(崔晓阳等, 2012).森林火灾对土壤有机碳密度的影响具有很大不确定性, 取决于多种因素, 包括不同火灾类型、林火强度、土壤类型、植被、气候和地形(French et al., 2004; Vergnoux et al., 2011; Mouteva et al., 2015).一些研究表明, 计划烧除或轻度森林火灾后, 土壤有机碳密度增加(Johnson & Curtis, 2001; Bennett et al., 2014), 这可能是由于火后未完全燃烧的剩余物部分和稳定性疏水有机物的累积, 以及火灾后固氮植物的增多使碳输入源增多. ...

Calculating and interpreting forest fire intensities
1
1982

... 根据我国亚热带森林资源分布状况, 尤其是近年来华南地区次生林发展态势, 结合历年森林火灾统计数据, 通过实地调查林分生长特点, 参考遥感影像植被解译图、林相图、森林土壤类型分布图, 选择森林火灾典型分布区域, 选取相似立地条件的南方代表性的不同林龄(幼龄林、中龄林和成熟林)的马尾松次生林, 进行野外调查和采样.2018年10月31日, 广东省鹤山市龙口镇粉洞村将军山(22.76° N, 112.85° E)发生突发性森林火灾, 过火面积约75 hm², 在火后一周内, 选设中度强度森林火灾(Alexander, 1982; 胡海清等, 2012, 2019), 即中度林火强度为火灾烧死木占30%-70% (幼龄林50%, 中龄林40%, 成熟林35%), 乔木熏黑高度在2-5 m, 林下灌木几乎被烧毁(>50%), 凋落物几乎被烧毁(>50%), 火线强度750-3 500 kW·m^-1), 不同林龄(划分为幼龄林、中龄林和成熟林, 划分依据为《森林资源规划设计调查技术规程》(国家林业局调查规划设计院, 2011)的龄组划分方法, 分别选择8、17、31年的次生林样地代表幼龄林、中龄林和成熟林)马尾松次生林火烧迹地(过火后)及相邻未烧林分(对照样地)分别在坡向坡度坡位一致条件下选设20 m × 20 m的标准固定样地共18块, 3种林龄共选设固定标准样地18块, 即18块标准样地= [(幼龄林+对照样地) + (中龄林+对照样地) + (成熟林+对照样地)] × 3个重复, 同时做好相关标记, 于火后1年后(森林火灾发生后1个生长周期后)进行外业调查及样品采集.马尾松次生林样地基本概况见表1. ...

A human-driven decline in global burned area
1
2017

... 森林生态系统碳储量是陆地生态系统碳库的主体, 在全球的生物地球化学循环中起着重要作用(Barbero et al., 2015; Andela et al., 2017).森林碳汇作为重要的碳库, 被认为是一种减缓气候变化的有效清洁机制, 在减缓气候变化方面发挥重要作用(Dixon et al., 1994).马尾松(Pinus massoniana)次生林作为我国亚热带地区重要的林型在气候变暖背 景下发挥重要碳汇效应, 而土壤有机碳库作为陆地生态系统重要碳储库, 在遭受森林火灾后会直接 或间接对大气含碳气体产生影响, 增加大气中的碳含量. ...

Emissions of trace gases and aerosols from biomass burning
2
2001

... 近年来, 随着全球气候变暖, 亚热带地区突发性森林火灾的规模和频率持续增加(Pellegrini et al., 2018), 使大片的森林退化, 减少生态系统服务功能以及这些自然资源的经济潜力(Cochrane, 2003).森林燃烧时产生大量的碳排放, 其碳排放量相当于1997-1998年全球化石燃料使用量的40%, 对生态系统碳平衡产生重要影响, 这也进一步影响气候变化(Page et al., 2002).森林火灾是温室气体和大气颗粒物排放的重要来源, 其产生的大量气态和颗粒态污染物, 对大气的化学组成、环境质量、区域环境效应以及气候系统具有重要影响(Seiler & Crutzen, 1980; 罗碧珍等, 2018).全球每年约1%的森林遭受森林火灾(Seiler & Crutzen, 1980), 其排放约4 Pg·a^-1的碳到大气中, 这相当于每年化石燃料燃烧碳排放量的70% (Andreae & Merlet, 2001).东南亚国家发生的森林火灾占全球的2.5%, 但由于该区域可燃物载量密实, 排放密度高于其他地区, 碳排放量占该区CO₂总量的22%, CH₄占总量的32% (Gleason & Im, 2011).随着全球气候变暖, 森林火灾频率和强度将加剧(Andreae & Merlet, 2001; Gleason & Im , 2011; Giglio et al., 2013), 定量研究森林火灾对马尾松次生林土壤有机碳及其组分以及碳库稳定性的影响, 有助于量化森林火灾对大气环境及区域环境效应.有利于了解森林火灾对生态系统土壤碳库的影响, 对制定大气污染控制对策、改善区域环境及碳循环模拟研究具有重要意义.同时为定量评价森林火灾对土壤有机碳平衡的影响提供参考依据, 为火烧迹地恢复、森林碳汇管理提供科学支撑. ...

... ).随着全球气候变暖, 森林火灾频率和强度将加剧(Andreae & Merlet, 2001; Gleason & Im , 2011; Giglio et al., 2013), 定量研究森林火灾对马尾松次生林土壤有机碳及其组分以及碳库稳定性的影响, 有助于量化森林火灾对大气环境及区域环境效应.有利于了解森林火灾对生态系统土壤碳库的影响, 对制定大气污染控制对策、改善区域环境及碳循环模拟研究具有重要意义.同时为定量评价森林火灾对土壤有机碳平衡的影响提供参考依据, 为火烧迹地恢复、森林碳汇管理提供科学支撑. ...

Influences of evergreen gymnosperm and deciduous angiosperm tree species on the functioning of temperate and boreal forests
1
2015

... 土壤有机碳密度与土壤全氮含量呈极显著正相关关系(p < 0.01).相关研究表明氮的有效性通常会限制森林中碳的积累(Schulze et al., 1995; Holland et al., 1997).火后减少的有机碳和较高的土壤pH可能会抑制微生物的活动以及氮的转化和固氮植物的生长, 从而导致火后土壤中的全氮含量减少(孙明学, 2011).因此, 火后不同林龄土壤有机碳含量和土壤全氮含量在土壤剖面分布的下降趋势相似, 这与土壤有机碳密度与土壤全氮含量呈极显著正相关关系具有一致性.通常认为较低的C:N有利于土壤氮的矿化, 能反映土壤有机质的分解速度且比值与分解速度成反比(Prescott et al., 2000; Springob & Kirchmann, 2003), 而本研究中火后土壤C:N增加, 影响了土壤养分的释放转化, 间接降低了植物氮利用率, 这在一定程度上不利于林分植物的生长和土壤有机碳的积累(McGroddy et al., 2004; Laganière et al., 2010; Augusto et al., 2015).结合通径分析表 明, 对照样地和过火样地均为土壤全氮含量对土壤有机碳密度的直接影响最大, C:N对土壤有机碳密度的直接影响系数分别为0.359和0.105, 通过土壤全氮含量对土壤有机碳密度的间接影响系数分别为0.420和0.286, 这说明火后C:N对土壤有机碳密度的影响下降, 火后提供给植物的有机氮量小于微生物同化量, 这亦表明减缓了林分植物的生长, 减少了碳源输入量. ...

Climate change presents increased potential for very large fires in the contiguous United States
1
2015

... 森林生态系统碳储量是陆地生态系统碳库的主体, 在全球的生物地球化学循环中起着重要作用(Barbero et al., 2015; Andela et al., 2017).森林碳汇作为重要的碳库, 被认为是一种减缓气候变化的有效清洁机制, 在减缓气候变化方面发挥重要作用(Dixon et al., 1994).马尾松(Pinus massoniana)次生林作为我国亚热带地区重要的林型在气候变暖背 景下发挥重要碳汇效应, 而土壤有机碳库作为陆地生态系统重要碳储库, 在遭受森林火灾后会直接 或间接对大气含碳气体产生影响, 增加大气中的碳含量. ...

Evaluating long-term effects of prescribed fire regimes on carbon stocks in a temperate eucalypt forest
1
2014

... 森林火燃烧过程改变了碳源(地上凋落物生物量和地下细根生物量)输入和土壤有机质分解速率的平衡调节(Zhou et al., 2007; 崔晓阳等, 2012; Alca?iz et al., 2018; 胡海清等, 2020); 另一方面, 森林火灾减少了土壤覆盖层, 通过增加太阳光的穿透,改变了地表土壤温度和水热条件, 影响微生物对土壤有机碳的转化和分解, 可提供的有机碳来源减少, 进而减少了土壤有机碳密度(Hammill & Bradstock, 2006).本研究结论与之一致, 森林火灾显著减少了不同林龄马尾松次生林土壤有机碳密度(p < 0.05).相比对照样地, 幼龄林、中龄林、成熟林土壤有机碳密度分别下降10.93%、8.52%、7.56%, 方差分解表明, 森林火灾解释土壤有机碳密度变异的2.34%, 林龄因素解释了其变异的25.35%.火后成熟林的土壤有机碳密度降低最小, 这表明由于不同林龄的土壤有机碳的积累能力存在差异(图1), 且成熟林有较高的固氮能力使土壤肥力增加, 同时也促进了植被生长, 有更多的净初级生力(NPP), 而这是土壤功能和结构的最直接驱动力(Lohbeck et al., 2015), 在同等的温度条件下, 火灾将成熟林的植被中的碳相对更多地转移到土壤中, 即土壤碳释放到大气中相对更少(崔晓阳等, 2012).森林火灾对土壤有机碳密度的影响具有很大不确定性, 取决于多种因素, 包括不同火灾类型、林火强度、土壤类型、植被、气候和地形(French et al., 2004; Vergnoux et al., 2011; Mouteva et al., 2015).一些研究表明, 计划烧除或轻度森林火灾后, 土壤有机碳密度增加(Johnson & Curtis, 2001; Bennett et al., 2014), 这可能是由于火后未完全燃烧的剩余物部分和稳定性疏水有机物的累积, 以及火灾后固氮植物的增多使碳输入源增多. ...

Assessing fire impacts on the carbon stability of fire-tolerant forests
1
2017

... 森林火灾作为非连续的干扰因子, 是生物地球化学循环的驱动因子, 显著改变生态系统的结构和功能及养分循环与能量传递, 引起森林碳库与碳分配格局的变化, 进而影响森林演替进程及固碳能力(Gleason & Im, 2011; Giglio et al., 2013).森林火灾通过直接改变植被覆盖度进而影响植被碳库和营养元素周转, 最终影响植被的碳固定及碳从植被向土壤的转移, 导致不同碳库之间的重新分配(Bennett et al., 2017; 胡海清等, 2019).本研究以广东省不同林龄的马尾松次生林为研究对象, 通过采取相邻样地法, 设置过火样地和对照样地并进行土壤样品和细根生物量样品采集, 定量分析突发性森林火灾对不同林龄马尾松次生林土壤有机碳的影响差异, 系统研究森林火灾对土壤有机碳的影响机制, 进而为评价突发性森林火灾对森林生态系统土壤碳固持能力与固碳潜力提供科学数据, 对制定科学合理的旨在减缓全球变化的林火管理策略具有重要意义. ...

Factors controlling spatial distribution of soil acidification and Al forms in forest soils
1
2005

... 土壤有机碳密度与pH呈极显著负相关关系.土壤pH是土壤的重要性质, 可以影响土壤各元素在土壤中的转化, 同时影响着土壤有机碳密度.土壤有机碳的分解、土壤营养元素存在的状态、释放、转化与有效性都与土壤酸碱性有关(胡海清, 2005), 土壤微生物和植物生长受土壤酸碱性的影响, 适宜的酸碱性有利于土壤微生物活性, 而这可以影响土壤有机碳的分解速率.我国不同区域土壤pH差异大, 通常具有“北碱南酸”的地带性分布特点, 本研究中对照样地和过火样地各林龄土壤pH均<5.0, 属于强酸性土壤.强酸性土壤降低微生物活性, 使土壤有机碳储存与周转能力下降, 从而利于土壤有机碳积累(Mládková et al., 2004; Boruvka et al., 2005).本研究中火后各林龄马尾松次生林土壤pH均呈增加趋势, 说明火后强化了林下土壤的碱性, 加快了土壤有机碳的分解.此外, 土壤pH的增加在一定程度上加快了凋落物和细根生物量的分解, 促进了林分的生长, 同时也增加了凋落物和根系归还量, 使土壤有机碳密度随林龄的增长而增加.结合通径分析表明, 土壤pH对土壤有机碳密度的直接影响较小, 其通过土壤全氮含量对土壤有机碳密度的影响表现在间接作用上. ...

Dynamics of component carbon fluxes in a semi-arid Acacia woodland, central Australia
1
2013

... 本研究表明, 对照样地和过火样地的土壤有机碳密度与土壤容重呈极显著负相关, 与土壤含水率呈极显著正相关关系(p < 0.01).火灾提高了各龄林的土壤容重, 降低了各龄林的土壤含水率(表3), 这表明林火改变了马尾松次生林土壤结构以及土壤水分的渗透条件, 加快了土壤水分对土壤有机质分解和转化的影响.由于土壤中微生物活动需要一定的土壤含水量, 但如过多的土壤水分使得进入土壤中的氧气减少, 土壤通透性变差, 继而影响土壤有机碳的分解过程.当土壤在嫌气状态时, 好氧微生物将停止分解有机碳(黄昌勇和徐建明, 2010).本研究中火后土壤含水率降低, 这在一定程度上促进了好氧微生物分解土壤有机碳的过程, 从而降低了土壤有机碳的积累.这和Cleverly等(2013)、Sun等(2016)研究的结论类似. ...

Fire science for rainforests
1
2003

... 近年来, 随着全球气候变暖, 亚热带地区突发性森林火灾的规模和频率持续增加(Pellegrini et al., 2018), 使大片的森林退化, 减少生态系统服务功能以及这些自然资源的经济潜力(Cochrane, 2003).森林燃烧时产生大量的碳排放, 其碳排放量相当于1997-1998年全球化石燃料使用量的40%, 对生态系统碳平衡产生重要影响, 这也进一步影响气候变化(Page et al., 2002).森林火灾是温室气体和大气颗粒物排放的重要来源, 其产生的大量气态和颗粒态污染物, 对大气的化学组成、环境质量、区域环境效应以及气候系统具有重要影响(Seiler & Crutzen, 1980; 罗碧珍等, 2018).全球每年约1%的森林遭受森林火灾(Seiler & Crutzen, 1980), 其排放约4 Pg·a^-1的碳到大气中, 这相当于每年化石燃料燃烧碳排放量的70% (Andreae & Merlet, 2001).东南亚国家发生的森林火灾占全球的2.5%, 但由于该区域可燃物载量密实, 排放密度高于其他地区, 碳排放量占该区CO₂总量的22%, CH₄占总量的32% (Gleason & Im, 2011).随着全球气候变暖, 森林火灾频率和强度将加剧(Andreae & Merlet, 2001; Gleason & Im , 2011; Giglio et al., 2013), 定量研究森林火灾对马尾松次生林土壤有机碳及其组分以及碳库稳定性的影响, 有助于量化森林火灾对大气环境及区域环境效应.有利于了解森林火灾对生态系统土壤碳库的影响, 对制定大气污染控制对策、改善区域环境及碳循环模拟研究具有重要意义.同时为定量评价森林火灾对土壤有机碳平衡的影响提供参考依据, 为火烧迹地恢复、森林碳汇管理提供科学支撑. ...

大兴安岭北部试验林火影响下土壤有机碳含量的时空变化
2
2012

... 森林火燃烧过程改变了碳源(地上凋落物生物量和地下细根生物量)输入和土壤有机质分解速率的平衡调节(Zhou et al., 2007; 崔晓阳等, 2012; Alca?iz et al., 2018; 胡海清等, 2020); 另一方面, 森林火灾减少了土壤覆盖层, 通过增加太阳光的穿透,改变了地表土壤温度和水热条件, 影响微生物对土壤有机碳的转化和分解, 可提供的有机碳来源减少, 进而减少了土壤有机碳密度(Hammill & Bradstock, 2006).本研究结论与之一致, 森林火灾显著减少了不同林龄马尾松次生林土壤有机碳密度(p < 0.05).相比对照样地, 幼龄林、中龄林、成熟林土壤有机碳密度分别下降10.93%、8.52%、7.56%, 方差分解表明, 森林火灾解释土壤有机碳密度变异的2.34%, 林龄因素解释了其变异的25.35%.火后成熟林的土壤有机碳密度降低最小, 这表明由于不同林龄的土壤有机碳的积累能力存在差异(图1), 且成熟林有较高的固氮能力使土壤肥力增加, 同时也促进了植被生长, 有更多的净初级生力(NPP), 而这是土壤功能和结构的最直接驱动力(Lohbeck et al., 2015), 在同等的温度条件下, 火灾将成熟林的植被中的碳相对更多地转移到土壤中, 即土壤碳释放到大气中相对更少(崔晓阳等, 2012).森林火灾对土壤有机碳密度的影响具有很大不确定性, 取决于多种因素, 包括不同火灾类型、林火强度、土壤类型、植被、气候和地形(French et al., 2004; Vergnoux et al., 2011; Mouteva et al., 2015).一些研究表明, 计划烧除或轻度森林火灾后, 土壤有机碳密度增加(Johnson & Curtis, 2001; Bennett et al., 2014), 这可能是由于火后未完全燃烧的剩余物部分和稳定性疏水有机物的累积, 以及火灾后固氮植物的增多使碳输入源增多. ...

... ), 在同等的温度条件下, 火灾将成熟林的植被中的碳相对更多地转移到土壤中, 即土壤碳释放到大气中相对更少(崔晓阳等, 2012).森林火灾对土壤有机碳密度的影响具有很大不确定性, 取决于多种因素, 包括不同火灾类型、林火强度、土壤类型、植被、气候和地形(French et al., 2004; Vergnoux et al., 2011; Mouteva et al., 2015).一些研究表明, 计划烧除或轻度森林火灾后, 土壤有机碳密度增加(Johnson & Curtis, 2001; Bennett et al., 2014), 这可能是由于火后未完全燃烧的剩余物部分和稳定性疏水有机物的累积, 以及火灾后固氮植物的增多使碳输入源增多. ...

大兴安岭北部试验林火影响下土壤有机碳含量的时空变化
2
2012

... 森林火燃烧过程改变了碳源(地上凋落物生物量和地下细根生物量)输入和土壤有机质分解速率的平衡调节(Zhou et al., 2007; 崔晓阳等, 2012; Alca?iz et al., 2018; 胡海清等, 2020); 另一方面, 森林火灾减少了土壤覆盖层, 通过增加太阳光的穿透,改变了地表土壤温度和水热条件, 影响微生物对土壤有机碳的转化和分解, 可提供的有机碳来源减少, 进而减少了土壤有机碳密度(Hammill & Bradstock, 2006).本研究结论与之一致, 森林火灾显著减少了不同林龄马尾松次生林土壤有机碳密度(p < 0.05).相比对照样地, 幼龄林、中龄林、成熟林土壤有机碳密度分别下降10.93%、8.52%、7.56%, 方差分解表明, 森林火灾解释土壤有机碳密度变异的2.34%, 林龄因素解释了其变异的25.35%.火后成熟林的土壤有机碳密度降低最小, 这表明由于不同林龄的土壤有机碳的积累能力存在差异(图1), 且成熟林有较高的固氮能力使土壤肥力增加, 同时也促进了植被生长, 有更多的净初级生力(NPP), 而这是土壤功能和结构的最直接驱动力(Lohbeck et al., 2015), 在同等的温度条件下, 火灾将成熟林的植被中的碳相对更多地转移到土壤中, 即土壤碳释放到大气中相对更少(崔晓阳等, 2012).森林火灾对土壤有机碳密度的影响具有很大不确定性, 取决于多种因素, 包括不同火灾类型、林火强度、土壤类型、植被、气候和地形(French et al., 2004; Vergnoux et al., 2011; Mouteva et al., 2015).一些研究表明, 计划烧除或轻度森林火灾后, 土壤有机碳密度增加(Johnson & Curtis, 2001; Bennett et al., 2014), 这可能是由于火后未完全燃烧的剩余物部分和稳定性疏水有机物的累积, 以及火灾后固氮植物的增多使碳输入源增多. ...

... ), 在同等的温度条件下, 火灾将成熟林的植被中的碳相对更多地转移到土壤中, 即土壤碳释放到大气中相对更少(崔晓阳等, 2012).森林火灾对土壤有机碳密度的影响具有很大不确定性, 取决于多种因素, 包括不同火灾类型、林火强度、土壤类型、植被、气候和地形(French et al., 2004; Vergnoux et al., 2011; Mouteva et al., 2015).一些研究表明, 计划烧除或轻度森林火灾后, 土壤有机碳密度增加(Johnson & Curtis, 2001; Bennett et al., 2014), 这可能是由于火后未完全燃烧的剩余物部分和稳定性疏水有机物的累积, 以及火灾后固氮植物的增多使碳输入源增多. ...

Carbon pools and flux of global forest ecosystems
1
1994

... 森林生态系统碳储量是陆地生态系统碳库的主体, 在全球的生物地球化学循环中起着重要作用(Barbero et al., 2015; Andela et al., 2017).森林碳汇作为重要的碳库, 被认为是一种减缓气候变化的有效清洁机制, 在减缓气候变化方面发挥重要作用(Dixon et al., 1994).马尾松(Pinus massoniana)次生林作为我国亚热带地区重要的林型在气候变暖背 景下发挥重要碳汇效应, 而土壤有机碳库作为陆地生态系统重要碳储库, 在遭受森林火灾后会直接 或间接对大气含碳气体产生影响, 增加大气中的碳含量. ...

Uncertainty in estimating carbon emissions from boreal forest fires
1
2004

... 森林火燃烧过程改变了碳源(地上凋落物生物量和地下细根生物量)输入和土壤有机质分解速率的平衡调节(Zhou et al., 2007; 崔晓阳等, 2012; Alca?iz et al., 2018; 胡海清等, 2020); 另一方面, 森林火灾减少了土壤覆盖层, 通过增加太阳光的穿透,改变了地表土壤温度和水热条件, 影响微生物对土壤有机碳的转化和分解, 可提供的有机碳来源减少, 进而减少了土壤有机碳密度(Hammill & Bradstock, 2006).本研究结论与之一致, 森林火灾显著减少了不同林龄马尾松次生林土壤有机碳密度(p < 0.05).相比对照样地, 幼龄林、中龄林、成熟林土壤有机碳密度分别下降10.93%、8.52%、7.56%, 方差分解表明, 森林火灾解释土壤有机碳密度变异的2.34%, 林龄因素解释了其变异的25.35%.火后成熟林的土壤有机碳密度降低最小, 这表明由于不同林龄的土壤有机碳的积累能力存在差异(图1), 且成熟林有较高的固氮能力使土壤肥力增加, 同时也促进了植被生长, 有更多的净初级生力(NPP), 而这是土壤功能和结构的最直接驱动力(Lohbeck et al., 2015), 在同等的温度条件下, 火灾将成熟林的植被中的碳相对更多地转移到土壤中, 即土壤碳释放到大气中相对更少(崔晓阳等, 2012).森林火灾对土壤有机碳密度的影响具有很大不确定性, 取决于多种因素, 包括不同火灾类型、林火强度、土壤类型、植被、气候和地形(French et al., 2004; Vergnoux et al., 2011; Mouteva et al., 2015).一些研究表明, 计划烧除或轻度森林火灾后, 土壤有机碳密度增加(Johnson & Curtis, 2001; Bennett et al., 2014), 这可能是由于火后未完全燃烧的剩余物部分和稳定性疏水有机物的累积, 以及火灾后固氮植物的增多使碳输入源增多. ...

Analysis of daily, monthly, and annual burned area using the fourth- generation global fire emissions database (GFED4)
2
2013

... 近年来, 随着全球气候变暖, 亚热带地区突发性森林火灾的规模和频率持续增加(Pellegrini et al., 2018), 使大片的森林退化, 减少生态系统服务功能以及这些自然资源的经济潜力(Cochrane, 2003).森林燃烧时产生大量的碳排放, 其碳排放量相当于1997-1998年全球化石燃料使用量的40%, 对生态系统碳平衡产生重要影响, 这也进一步影响气候变化(Page et al., 2002).森林火灾是温室气体和大气颗粒物排放的重要来源, 其产生的大量气态和颗粒态污染物, 对大气的化学组成、环境质量、区域环境效应以及气候系统具有重要影响(Seiler & Crutzen, 1980; 罗碧珍等, 2018).全球每年约1%的森林遭受森林火灾(Seiler & Crutzen, 1980), 其排放约4 Pg·a^-1的碳到大气中, 这相当于每年化石燃料燃烧碳排放量的70% (Andreae & Merlet, 2001).东南亚国家发生的森林火灾占全球的2.5%, 但由于该区域可燃物载量密实, 排放密度高于其他地区, 碳排放量占该区CO₂总量的22%, CH₄占总量的32% (Gleason & Im, 2011).随着全球气候变暖, 森林火灾频率和强度将加剧(Andreae & Merlet, 2001; Gleason & Im , 2011; Giglio et al., 2013), 定量研究森林火灾对马尾松次生林土壤有机碳及其组分以及碳库稳定性的影响, 有助于量化森林火灾对大气环境及区域环境效应.有利于了解森林火灾对生态系统土壤碳库的影响, 对制定大气污染控制对策、改善区域环境及碳循环模拟研究具有重要意义.同时为定量评价森林火灾对土壤有机碳平衡的影响提供参考依据, 为火烧迹地恢复、森林碳汇管理提供科学支撑. ...

... 森林火灾作为非连续的干扰因子, 是生物地球化学循环的驱动因子, 显著改变生态系统的结构和功能及养分循环与能量传递, 引起森林碳库与碳分配格局的变化, 进而影响森林演替进程及固碳能力(Gleason & Im, 2011; Giglio et al., 2013).森林火灾通过直接改变植被覆盖度进而影响植被碳库和营养元素周转, 最终影响植被的碳固定及碳从植被向土壤的转移, 导致不同碳库之间的重新分配(Bennett et al., 2017; 胡海清等, 2019).本研究以广东省不同林龄的马尾松次生林为研究对象, 通过采取相邻样地法, 设置过火样地和对照样地并进行土壤样品和细根生物量样品采集, 定量分析突发性森林火灾对不同林龄马尾松次生林土壤有机碳的影响差异, 系统研究森林火灾对土壤有机碳的影响机制, 进而为评价突发性森林火灾对森林生态系统土壤碳固持能力与固碳潜力提供科学数据, 对制定科学合理的旨在减缓全球变化的林火管理策略具有重要意义. ...

A review of remote sensing of forest biomass and biofuel: options for small-area applications
3
2011

... 近年来, 随着全球气候变暖, 亚热带地区突发性森林火灾的规模和频率持续增加(Pellegrini et al., 2018), 使大片的森林退化, 减少生态系统服务功能以及这些自然资源的经济潜力(Cochrane, 2003).森林燃烧时产生大量的碳排放, 其碳排放量相当于1997-1998年全球化石燃料使用量的40%, 对生态系统碳平衡产生重要影响, 这也进一步影响气候变化(Page et al., 2002).森林火灾是温室气体和大气颗粒物排放的重要来源, 其产生的大量气态和颗粒态污染物, 对大气的化学组成、环境质量、区域环境效应以及气候系统具有重要影响(Seiler & Crutzen, 1980; 罗碧珍等, 2018).全球每年约1%的森林遭受森林火灾(Seiler & Crutzen, 1980), 其排放约4 Pg·a^-1的碳到大气中, 这相当于每年化石燃料燃烧碳排放量的70% (Andreae & Merlet, 2001).东南亚国家发生的森林火灾占全球的2.5%, 但由于该区域可燃物载量密实, 排放密度高于其他地区, 碳排放量占该区CO₂总量的22%, CH₄占总量的32% (Gleason & Im, 2011).随着全球气候变暖, 森林火灾频率和强度将加剧(Andreae & Merlet, 2001; Gleason & Im , 2011; Giglio et al., 2013), 定量研究森林火灾对马尾松次生林土壤有机碳及其组分以及碳库稳定性的影响, 有助于量化森林火灾对大气环境及区域环境效应.有利于了解森林火灾对生态系统土壤碳库的影响, 对制定大气污染控制对策、改善区域环境及碳循环模拟研究具有重要意义.同时为定量评价森林火灾对土壤有机碳平衡的影响提供参考依据, 为火烧迹地恢复、森林碳汇管理提供科学支撑. ...

... ; Gleason & Im , 2011; Giglio et al., 2013), 定量研究森林火灾对马尾松次生林土壤有机碳及其组分以及碳库稳定性的影响, 有助于量化森林火灾对大气环境及区域环境效应.有利于了解森林火灾对生态系统土壤碳库的影响, 对制定大气污染控制对策、改善区域环境及碳循环模拟研究具有重要意义.同时为定量评价森林火灾对土壤有机碳平衡的影响提供参考依据, 为火烧迹地恢复、森林碳汇管理提供科学支撑. ...

... 森林火灾作为非连续的干扰因子, 是生物地球化学循环的驱动因子, 显著改变生态系统的结构和功能及养分循环与能量传递, 引起森林碳库与碳分配格局的变化, 进而影响森林演替进程及固碳能力(Gleason & Im, 2011; Giglio et al., 2013).森林火灾通过直接改变植被覆盖度进而影响植被碳库和营养元素周转, 最终影响植被的碳固定及碳从植被向土壤的转移, 导致不同碳库之间的重新分配(Bennett et al., 2017; 胡海清等, 2019).本研究以广东省不同林龄的马尾松次生林为研究对象, 通过采取相邻样地法, 设置过火样地和对照样地并进行土壤样品和细根生物量样品采集, 定量分析突发性森林火灾对不同林龄马尾松次生林土壤有机碳的影响差异, 系统研究森林火灾对土壤有机碳的影响机制, 进而为评价突发性森林火灾对森林生态系统土壤碳固持能力与固碳潜力提供科学数据, 对制定科学合理的旨在减缓全球变化的林火管理策略具有重要意义. ...

Remote sensing of fire severity in the Blue Mountains: influence of vegetation type and inferring fire intensity
1
2006

... 森林火燃烧过程改变了碳源(地上凋落物生物量和地下细根生物量)输入和土壤有机质分解速率的平衡调节(Zhou et al., 2007; 崔晓阳等, 2012; Alca?iz et al., 2018; 胡海清等, 2020); 另一方面, 森林火灾减少了土壤覆盖层, 通过增加太阳光的穿透,改变了地表土壤温度和水热条件, 影响微生物对土壤有机碳的转化和分解, 可提供的有机碳来源减少, 进而减少了土壤有机碳密度(Hammill & Bradstock, 2006).本研究结论与之一致, 森林火灾显著减少了不同林龄马尾松次生林土壤有机碳密度(p < 0.05).相比对照样地, 幼龄林、中龄林、成熟林土壤有机碳密度分别下降10.93%、8.52%、7.56%, 方差分解表明, 森林火灾解释土壤有机碳密度变异的2.34%, 林龄因素解释了其变异的25.35%.火后成熟林的土壤有机碳密度降低最小, 这表明由于不同林龄的土壤有机碳的积累能力存在差异(图1), 且成熟林有较高的固氮能力使土壤肥力增加, 同时也促进了植被生长, 有更多的净初级生力(NPP), 而这是土壤功能和结构的最直接驱动力(Lohbeck et al., 2015), 在同等的温度条件下, 火灾将成熟林的植被中的碳相对更多地转移到土壤中, 即土壤碳释放到大气中相对更少(崔晓阳等, 2012).森林火灾对土壤有机碳密度的影响具有很大不确定性, 取决于多种因素, 包括不同火灾类型、林火强度、土壤类型、植被、气候和地形(French et al., 2004; Vergnoux et al., 2011; Mouteva et al., 2015).一些研究表明, 计划烧除或轻度森林火灾后, 土壤有机碳密度增加(Johnson & Curtis, 2001; Bennett et al., 2014), 这可能是由于火后未完全燃烧的剩余物部分和稳定性疏水有机物的累积, 以及火灾后固氮植物的增多使碳输入源增多. ...

Drought effect on plant nitrogen and phosphorus: a meta-analysis
1
2014

... 土壤有机碳密度与土壤全磷含量、C:P呈极显著正相关关系(p < 0.01).土壤磷对于植物的生长至关重要(Neary et al., 1999; Yuan & Chen, 2012).本研究表明火后降低了不同林龄的土壤C:P, 这说明火后降低了植物吸收营养物质并进行碳同化的能力, 植物根系利用效率降低(He & Dijkstra, 2014).火后C:P、N:P降低, 这和以前的研究(Hume et al., 2016)一致.这主要是因为火后森林生物量的减少和林冠层间隙的加大(Paré et al., 1993; Shrestha & Chen, 2010). ...

New insights into butterfly-environment relationships using partitioning methods
1
2005

... 运用单因素方差分析比较不同林龄及不同土壤剖面马尾松次生林的土壤有机碳密度的差异, 并通过最小显著差异(LSD)多重比较检验同一类型样地中不同林龄之间土壤有机碳密度的差异.运用独立样本t检验比较森林火灾前后同一土壤层的马尾松次生林的土壤有机碳密度的差异.不同林龄马尾松林土壤有机碳密度空间变异性分为3级: 变异系数(CV) ≤ 10%, 表示弱变异; 10% < CV < 100%, 表示中等变异; CV ≥ 100%, 表示强变异(Jobbágy & Jackson, 2000).用Pearson分析土壤有机碳密度与土壤理化性质的关系.采用通径分析土壤理化性质对土壤有机碳密度的直接影响和间接影响.采用嵌套方差分析不同林龄、森林火灾、不同土壤深度及其交互作用对土壤有机碳密度的影响, 运用方差分解讨论不同林龄、林火、不同土壤深度对土壤有机碳密度的相对贡献(Heikkinen et al., 2005; 王薪琪和王传宽, 2019).嵌套方差分析中, 对每一个不同林龄的马尾松次生林, 采用的嵌套级别包括2个层次尺度: 土壤深度和林龄.分析数据前, 进行Kolmogorov-Smirnov test正态性检验, 若不满足正态分布和方差齐性等方差分析前提条件, 对数据进行对数转换, 若转化后数据仍不满足条件则采用非参数检验方法(Kruskal-Wallis test).以上统计分析均由用SPSS 25.0软件处理, 显著性水平设置α = 0.05.用Excel 2019软件和Origin 2019b绘制图表.变异系数计算公式如下: ...

Variations in the predicted spatial distribution of atmospheric nitrogen deposition and their impact on carbon uptake by terrestrial ecosystems
1
1997

... 土壤有机碳密度与土壤全氮含量呈极显著正相关关系(p < 0.01).相关研究表明氮的有效性通常会限制森林中碳的积累(Schulze et al., 1995; Holland et al., 1997).火后减少的有机碳和较高的土壤pH可能会抑制微生物的活动以及氮的转化和固氮植物的生长, 从而导致火后土壤中的全氮含量减少(孙明学, 2011).因此, 火后不同林龄土壤有机碳含量和土壤全氮含量在土壤剖面分布的下降趋势相似, 这与土壤有机碳密度与土壤全氮含量呈极显著正相关关系具有一致性.通常认为较低的C:N有利于土壤氮的矿化, 能反映土壤有机质的分解速度且比值与分解速度成反比(Prescott et al., 2000; Springob & Kirchmann, 2003), 而本研究中火后土壤C:N增加, 影响了土壤养分的释放转化, 间接降低了植物氮利用率, 这在一定程度上不利于林分植物的生长和土壤有机碳的积累(McGroddy et al., 2004; Laganière et al., 2010; Augusto et al., 2015).结合通径分析表 明, 对照样地和过火样地均为土壤全氮含量对土壤有机碳密度的直接影响最大, C:N对土壤有机碳密度的直接影响系数分别为0.359和0.105, 通过土壤全氮含量对土壤有机碳密度的间接影响系数分别为0.420和0.286, 这说明火后C:N对土壤有机碳密度的影响下降, 火后提供给植物的有机氮量小于微生物同化量, 这亦表明减缓了林分植物的生长, 减少了碳源输入量. ...

1
2005

... 土壤有机碳密度与pH呈极显著负相关关系.土壤pH是土壤的重要性质, 可以影响土壤各元素在土壤中的转化, 同时影响着土壤有机碳密度.土壤有机碳的分解、土壤营养元素存在的状态、释放、转化与有效性都与土壤酸碱性有关(胡海清, 2005), 土壤微生物和植物生长受土壤酸碱性的影响, 适宜的酸碱性有利于土壤微生物活性, 而这可以影响土壤有机碳的分解速率.我国不同区域土壤pH差异大, 通常具有“北碱南酸”的地带性分布特点, 本研究中对照样地和过火样地各林龄土壤pH均<5.0, 属于强酸性土壤.强酸性土壤降低微生物活性, 使土壤有机碳储存与周转能力下降, 从而利于土壤有机碳积累(Mládková et al., 2004; Boruvka et al., 2005).本研究中火后各林龄马尾松次生林土壤pH均呈增加趋势, 说明火后强化了林下土壤的碱性, 加快了土壤有机碳的分解.此外, 土壤pH的增加在一定程度上加快了凋落物和细根生物量的分解, 促进了林分的生长, 同时也增加了凋落物和根系归还量, 使土壤有机碳密度随林龄的增长而增加.结合通径分析表明, 土壤pH对土壤有机碳密度的直接影响较小, 其通过土壤全氮含量对土壤有机碳密度的影响表现在间接作用上. ...

1
2005

... 土壤有机碳密度与pH呈极显著负相关关系.土壤pH是土壤的重要性质, 可以影响土壤各元素在土壤中的转化, 同时影响着土壤有机碳密度.土壤有机碳的分解、土壤营养元素存在的状态、释放、转化与有效性都与土壤酸碱性有关(胡海清, 2005), 土壤微生物和植物生长受土壤酸碱性的影响, 适宜的酸碱性有利于土壤微生物活性, 而这可以影响土壤有机碳的分解速率.我国不同区域土壤pH差异大, 通常具有“北碱南酸”的地带性分布特点, 本研究中对照样地和过火样地各林龄土壤pH均<5.0, 属于强酸性土壤.强酸性土壤降低微生物活性, 使土壤有机碳储存与周转能力下降, 从而利于土壤有机碳积累(Mládková et al., 2004; Boruvka et al., 2005).本研究中火后各林龄马尾松次生林土壤pH均呈增加趋势, 说明火后强化了林下土壤的碱性, 加快了土壤有机碳的分解.此外, 土壤pH的增加在一定程度上加快了凋落物和细根生物量的分解, 促进了林分的生长, 同时也增加了凋落物和根系归还量, 使土壤有机碳密度随林龄的增长而增加.结合通径分析表明, 土壤pH对土壤有机碳密度的直接影响较小, 其通过土壤全氮含量对土壤有机碳密度的影响表现在间接作用上. ...

林火干扰对广东省杉木林土壤有机碳及其组分的影响
2
2019

... 森林火灾作为非连续的干扰因子, 是生物地球化学循环的驱动因子, 显著改变生态系统的结构和功能及养分循环与能量传递, 引起森林碳库与碳分配格局的变化, 进而影响森林演替进程及固碳能力(Gleason & Im, 2011; Giglio et al., 2013).森林火灾通过直接改变植被覆盖度进而影响植被碳库和营养元素周转, 最终影响植被的碳固定及碳从植被向土壤的转移, 导致不同碳库之间的重新分配(Bennett et al., 2017; 胡海清等, 2019).本研究以广东省不同林龄的马尾松次生林为研究对象, 通过采取相邻样地法, 设置过火样地和对照样地并进行土壤样品和细根生物量样品采集, 定量分析突发性森林火灾对不同林龄马尾松次生林土壤有机碳的影响差异, 系统研究森林火灾对土壤有机碳的影响机制, 进而为评价突发性森林火灾对森林生态系统土壤碳固持能力与固碳潜力提供科学数据, 对制定科学合理的旨在减缓全球变化的林火管理策略具有重要意义. ...

... 根据我国亚热带森林资源分布状况, 尤其是近年来华南地区次生林发展态势, 结合历年森林火灾统计数据, 通过实地调查林分生长特点, 参考遥感影像植被解译图、林相图、森林土壤类型分布图, 选择森林火灾典型分布区域, 选取相似立地条件的南方代表性的不同林龄(幼龄林、中龄林和成熟林)的马尾松次生林, 进行野外调查和采样.2018年10月31日, 广东省鹤山市龙口镇粉洞村将军山(22.76° N, 112.85° E)发生突发性森林火灾, 过火面积约75 hm², 在火后一周内, 选设中度强度森林火灾(Alexander, 1982; 胡海清等, 2012, 2019), 即中度林火强度为火灾烧死木占30%-70% (幼龄林50%, 中龄林40%, 成熟林35%), 乔木熏黑高度在2-5 m, 林下灌木几乎被烧毁(>50%), 凋落物几乎被烧毁(>50%), 火线强度750-3 500 kW·m^-1), 不同林龄(划分为幼龄林、中龄林和成熟林, 划分依据为《森林资源规划设计调查技术规程》(国家林业局调查规划设计院, 2011)的龄组划分方法, 分别选择8、17、31年的次生林样地代表幼龄林、中龄林和成熟林)马尾松次生林火烧迹地(过火后)及相邻未烧林分(对照样地)分别在坡向坡度坡位一致条件下选设20 m × 20 m的标准固定样地共18块, 3种林龄共选设固定标准样地18块, 即18块标准样地= [(幼龄林+对照样地) + (中龄林+对照样地) + (成熟林+对照样地)] × 3个重复, 同时做好相关标记, 于火后1年后(森林火灾发生后1个生长周期后)进行外业调查及样品采集.马尾松次生林样地基本概况见表1. ...

林火干扰对广东省杉木林土壤有机碳及其组分的影响
2
2019

... 森林火灾作为非连续的干扰因子, 是生物地球化学循环的驱动因子, 显著改变生态系统的结构和功能及养分循环与能量传递, 引起森林碳库与碳分配格局的变化, 进而影响森林演替进程及固碳能力(Gleason & Im, 2011; Giglio et al., 2013).森林火灾通过直接改变植被覆盖度进而影响植被碳库和营养元素周转, 最终影响植被的碳固定及碳从植被向土壤的转移, 导致不同碳库之间的重新分配(Bennett et al., 2017; 胡海清等, 2019).本研究以广东省不同林龄的马尾松次生林为研究对象, 通过采取相邻样地法, 设置过火样地和对照样地并进行土壤样品和细根生物量样品采集, 定量分析突发性森林火灾对不同林龄马尾松次生林土壤有机碳的影响差异, 系统研究森林火灾对土壤有机碳的影响机制, 进而为评价突发性森林火灾对森林生态系统土壤碳固持能力与固碳潜力提供科学数据, 对制定科学合理的旨在减缓全球变化的林火管理策略具有重要意义. ...

... 根据我国亚热带森林资源分布状况, 尤其是近年来华南地区次生林发展态势, 结合历年森林火灾统计数据, 通过实地调查林分生长特点, 参考遥感影像植被解译图、林相图、森林土壤类型分布图, 选择森林火灾典型分布区域, 选取相似立地条件的南方代表性的不同林龄(幼龄林、中龄林和成熟林)的马尾松次生林, 进行野外调查和采样.2018年10月31日, 广东省鹤山市龙口镇粉洞村将军山(22.76° N, 112.85° E)发生突发性森林火灾, 过火面积约75 hm², 在火后一周内, 选设中度强度森林火灾(Alexander, 1982; 胡海清等, 2012, 2019), 即中度林火强度为火灾烧死木占30%-70% (幼龄林50%, 中龄林40%, 成熟林35%), 乔木熏黑高度在2-5 m, 林下灌木几乎被烧毁(>50%), 凋落物几乎被烧毁(>50%), 火线强度750-3 500 kW·m^-1), 不同林龄(划分为幼龄林、中龄林和成熟林, 划分依据为《森林资源规划设计调查技术规程》(国家林业局调查规划设计院, 2011)的龄组划分方法, 分别选择8、17、31年的次生林样地代表幼龄林、中龄林和成熟林)马尾松次生林火烧迹地(过火后)及相邻未烧林分(对照样地)分别在坡向坡度坡位一致条件下选设20 m × 20 m的标准固定样地共18块, 3种林龄共选设固定标准样地18块, 即18块标准样地= [(幼龄林+对照样地) + (中龄林+对照样地) + (成熟林+对照样地)] × 3个重复, 同时做好相关标记, 于火后1年后(森林火灾发生后1个生长周期后)进行外业调查及样品采集.马尾松次生林样地基本概况见表1. ...

林火干扰对森林生态系统土壤有机碳的影响研究进展
1
2020

... 森林火燃烧过程改变了碳源(地上凋落物生物量和地下细根生物量)输入和土壤有机质分解速率的平衡调节(Zhou et al., 2007; 崔晓阳等, 2012; Alca?iz et al., 2018; 胡海清等, 2020); 另一方面, 森林火灾减少了土壤覆盖层, 通过增加太阳光的穿透,改变了地表土壤温度和水热条件, 影响微生物对土壤有机碳的转化和分解, 可提供的有机碳来源减少, 进而减少了土壤有机碳密度(Hammill & Bradstock, 2006).本研究结论与之一致, 森林火灾显著减少了不同林龄马尾松次生林土壤有机碳密度(p < 0.05).相比对照样地, 幼龄林、中龄林、成熟林土壤有机碳密度分别下降10.93%、8.52%、7.56%, 方差分解表明, 森林火灾解释土壤有机碳密度变异的2.34%, 林龄因素解释了其变异的25.35%.火后成熟林的土壤有机碳密度降低最小, 这表明由于不同林龄的土壤有机碳的积累能力存在差异(图1), 且成熟林有较高的固氮能力使土壤肥力增加, 同时也促进了植被生长, 有更多的净初级生力(NPP), 而这是土壤功能和结构的最直接驱动力(Lohbeck et al., 2015), 在同等的温度条件下, 火灾将成熟林的植被中的碳相对更多地转移到土壤中, 即土壤碳释放到大气中相对更少(崔晓阳等, 2012).森林火灾对土壤有机碳密度的影响具有很大不确定性, 取决于多种因素, 包括不同火灾类型、林火强度、土壤类型、植被、气候和地形(French et al., 2004; Vergnoux et al., 2011; Mouteva et al., 2015).一些研究表明, 计划烧除或轻度森林火灾后, 土壤有机碳密度增加(Johnson & Curtis, 2001; Bennett et al., 2014), 这可能是由于火后未完全燃烧的剩余物部分和稳定性疏水有机物的累积, 以及火灾后固氮植物的增多使碳输入源增多. ...

林火干扰对森林生态系统土壤有机碳的影响研究进展
1
2020

... 森林火燃烧过程改变了碳源(地上凋落物生物量和地下细根生物量)输入和土壤有机质分解速率的平衡调节(Zhou et al., 2007; 崔晓阳等, 2012; Alca?iz et al., 2018; 胡海清等, 2020); 另一方面, 森林火灾减少了土壤覆盖层, 通过增加太阳光的穿透,改变了地表土壤温度和水热条件, 影响微生物对土壤有机碳的转化和分解, 可提供的有机碳来源减少, 进而减少了土壤有机碳密度(Hammill & Bradstock, 2006).本研究结论与之一致, 森林火灾显著减少了不同林龄马尾松次生林土壤有机碳密度(p < 0.05).相比对照样地, 幼龄林、中龄林、成熟林土壤有机碳密度分别下降10.93%、8.52%、7.56%, 方差分解表明, 森林火灾解释土壤有机碳密度变异的2.34%, 林龄因素解释了其变异的25.35%.火后成熟林的土壤有机碳密度降低最小, 这表明由于不同林龄的土壤有机碳的积累能力存在差异(图1), 且成熟林有较高的固氮能力使土壤肥力增加, 同时也促进了植被生长, 有更多的净初级生力(NPP), 而这是土壤功能和结构的最直接驱动力(Lohbeck et al., 2015), 在同等的温度条件下, 火灾将成熟林的植被中的碳相对更多地转移到土壤中, 即土壤碳释放到大气中相对更少(崔晓阳等, 2012).森林火灾对土壤有机碳密度的影响具有很大不确定性, 取决于多种因素, 包括不同火灾类型、林火强度、土壤类型、植被、气候和地形(French et al., 2004; Vergnoux et al., 2011; Mouteva et al., 2015).一些研究表明, 计划烧除或轻度森林火灾后, 土壤有机碳密度增加(Johnson & Curtis, 2001; Bennett et al., 2014), 这可能是由于火后未完全燃烧的剩余物部分和稳定性疏水有机物的累积, 以及火灾后固氮植物的增多使碳输入源增多. ...

大兴安岭呼中区2010年森林火灾碳排放的计量估算
1
2012

... 根据我国亚热带森林资源分布状况, 尤其是近年来华南地区次生林发展态势, 结合历年森林火灾统计数据, 通过实地调查林分生长特点, 参考遥感影像植被解译图、林相图、森林土壤类型分布图, 选择森林火灾典型分布区域, 选取相似立地条件的南方代表性的不同林龄(幼龄林、中龄林和成熟林)的马尾松次生林, 进行野外调查和采样.2018年10月31日, 广东省鹤山市龙口镇粉洞村将军山(22.76° N, 112.85° E)发生突发性森林火灾, 过火面积约75 hm², 在火后一周内, 选设中度强度森林火灾(Alexander, 1982; 胡海清等, 2012, 2019), 即中度林火强度为火灾烧死木占30%-70% (幼龄林50%, 中龄林40%, 成熟林35%), 乔木熏黑高度在2-5 m, 林下灌木几乎被烧毁(>50%), 凋落物几乎被烧毁(>50%), 火线强度750-3 500 kW·m^-1), 不同林龄(划分为幼龄林、中龄林和成熟林, 划分依据为《森林资源规划设计调查技术规程》(国家林业局调查规划设计院, 2011)的龄组划分方法, 分别选择8、17、31年的次生林样地代表幼龄林、中龄林和成熟林)马尾松次生林火烧迹地(过火后)及相邻未烧林分(对照样地)分别在坡向坡度坡位一致条件下选设20 m × 20 m的标准固定样地共18块, 3种林龄共选设固定标准样地18块, 即18块标准样地= [(幼龄林+对照样地) + (中龄林+对照样地) + (成熟林+对照样地)] × 3个重复, 同时做好相关标记, 于火后1年后(森林火灾发生后1个生长周期后)进行外业调查及样品采集.马尾松次生林样地基本概况见表1. ...

大兴安岭呼中区2010年森林火灾碳排放的计量估算
1
2012

... 根据我国亚热带森林资源分布状况, 尤其是近年来华南地区次生林发展态势, 结合历年森林火灾统计数据, 通过实地调查林分生长特点, 参考遥感影像植被解译图、林相图、森林土壤类型分布图, 选择森林火灾典型分布区域, 选取相似立地条件的南方代表性的不同林龄(幼龄林、中龄林和成熟林)的马尾松次生林, 进行野外调查和采样.2018年10月31日, 广东省鹤山市龙口镇粉洞村将军山(22.76° N, 112.85° E)发生突发性森林火灾, 过火面积约75 hm², 在火后一周内, 选设中度强度森林火灾(Alexander, 1982; 胡海清等, 2012, 2019), 即中度林火强度为火灾烧死木占30%-70% (幼龄林50%, 中龄林40%, 成熟林35%), 乔木熏黑高度在2-5 m, 林下灌木几乎被烧毁(>50%), 凋落物几乎被烧毁(>50%), 火线强度750-3 500 kW·m^-1), 不同林龄(划分为幼龄林、中龄林和成熟林, 划分依据为《森林资源规划设计调查技术规程》(国家林业局调查规划设计院, 2011)的龄组划分方法, 分别选择8、17、31年的次生林样地代表幼龄林、中龄林和成熟林)马尾松次生林火烧迹地(过火后)及相邻未烧林分(对照样地)分别在坡向坡度坡位一致条件下选设20 m × 20 m的标准固定样地共18块, 3种林龄共选设固定标准样地18块, 即18块标准样地= [(幼龄林+对照样地) + (中龄林+对照样地) + (成熟林+对照样地)] × 3个重复, 同时做好相关标记, 于火后1年后(森林火灾发生后1个生长周期后)进行外业调查及样品采集.马尾松次生林样地基本概况见表1. ...

1
2010

... 本研究表明, 对照样地和过火样地的土壤有机碳密度与土壤容重呈极显著负相关, 与土壤含水率呈极显著正相关关系(p < 0.01).火灾提高了各龄林的土壤容重, 降低了各龄林的土壤含水率(表3), 这表明林火改变了马尾松次生林土壤结构以及土壤水分的渗透条件, 加快了土壤水分对土壤有机质分解和转化的影响.由于土壤中微生物活动需要一定的土壤含水量, 但如过多的土壤水分使得进入土壤中的氧气减少, 土壤通透性变差, 继而影响土壤有机碳的分解过程.当土壤在嫌气状态时, 好氧微生物将停止分解有机碳(黄昌勇和徐建明, 2010).本研究中火后土壤含水率降低, 这在一定程度上促进了好氧微生物分解土壤有机碳的过程, 从而降低了土壤有机碳的积累.这和Cleverly等(2013)、Sun等(2016)研究的结论类似. ...

1
2010

... 本研究表明, 对照样地和过火样地的土壤有机碳密度与土壤容重呈极显著负相关, 与土壤含水率呈极显著正相关关系(p < 0.01).火灾提高了各龄林的土壤容重, 降低了各龄林的土壤含水率(表3), 这表明林火改变了马尾松次生林土壤结构以及土壤水分的渗透条件, 加快了土壤水分对土壤有机质分解和转化的影响.由于土壤中微生物活动需要一定的土壤含水量, 但如过多的土壤水分使得进入土壤中的氧气减少, 土壤通透性变差, 继而影响土壤有机碳的分解过程.当土壤在嫌气状态时, 好氧微生物将停止分解有机碳(黄昌勇和徐建明, 2010).本研究中火后土壤含水率降低, 这在一定程度上促进了好氧微生物分解土壤有机碳的过程, 从而降低了土壤有机碳的积累.这和Cleverly等(2013)、Sun等(2016)研究的结论类似. ...

Soil C:N:P dynamics during secondary succession following fire in the boreal forest of central Canada
1
2016

... 土壤有机碳密度与土壤全磷含量、C:P呈极显著正相关关系(p < 0.01).土壤磷对于植物的生长至关重要(Neary et al., 1999; Yuan & Chen, 2012).本研究表明火后降低了不同林龄的土壤C:P, 这说明火后降低了植物吸收营养物质并进行碳同化的能力, 植物根系利用效率降低(He & Dijkstra, 2014).火后C:P、N:P降低, 这和以前的研究(Hume et al., 2016)一致.这主要是因为火后森林生物量的减少和林冠层间隙的加大(Paré et al., 1993; Shrestha & Chen, 2010). ...

The vertical distribution of soil organic carbon and its relation to climate and vegetation
1
2000

... 运用单因素方差分析比较不同林龄及不同土壤剖面马尾松次生林的土壤有机碳密度的差异, 并通过最小显著差异(LSD)多重比较检验同一类型样地中不同林龄之间土壤有机碳密度的差异.运用独立样本t检验比较森林火灾前后同一土壤层的马尾松次生林的土壤有机碳密度的差异.不同林龄马尾松林土壤有机碳密度空间变异性分为3级: 变异系数(CV) ≤ 10%, 表示弱变异; 10% < CV < 100%, 表示中等变异; CV ≥ 100%, 表示强变异(Jobbágy & Jackson, 2000).用Pearson分析土壤有机碳密度与土壤理化性质的关系.采用通径分析土壤理化性质对土壤有机碳密度的直接影响和间接影响.采用嵌套方差分析不同林龄、森林火灾、不同土壤深度及其交互作用对土壤有机碳密度的影响, 运用方差分解讨论不同林龄、林火、不同土壤深度对土壤有机碳密度的相对贡献(Heikkinen et al., 2005; 王薪琪和王传宽, 2019).嵌套方差分析中, 对每一个不同林龄的马尾松次生林, 采用的嵌套级别包括2个层次尺度: 土壤深度和林龄.分析数据前, 进行Kolmogorov-Smirnov test正态性检验, 若不满足正态分布和方差齐性等方差分析前提条件, 对数据进行对数转换, 若转化后数据仍不满足条件则采用非参数检验方法(Kruskal-Wallis test).以上统计分析均由用SPSS 25.0软件处理, 显著性水平设置α = 0.05.用Excel 2019软件和Origin 2019b绘制图表.变异系数计算公式如下: ...

Effects of forest management on soil C and N storage: meta analysis
1
2001

... 森林火燃烧过程改变了碳源(地上凋落物生物量和地下细根生物量)输入和土壤有机质分解速率的平衡调节(Zhou et al., 2007; 崔晓阳等, 2012; Alca?iz et al., 2018; 胡海清等, 2020); 另一方面, 森林火灾减少了土壤覆盖层, 通过增加太阳光的穿透,改变了地表土壤温度和水热条件, 影响微生物对土壤有机碳的转化和分解, 可提供的有机碳来源减少, 进而减少了土壤有机碳密度(Hammill & Bradstock, 2006).本研究结论与之一致, 森林火灾显著减少了不同林龄马尾松次生林土壤有机碳密度(p < 0.05).相比对照样地, 幼龄林、中龄林、成熟林土壤有机碳密度分别下降10.93%、8.52%、7.56%, 方差分解表明, 森林火灾解释土壤有机碳密度变异的2.34%, 林龄因素解释了其变异的25.35%.火后成熟林的土壤有机碳密度降低最小, 这表明由于不同林龄的土壤有机碳的积累能力存在差异(图1), 且成熟林有较高的固氮能力使土壤肥力增加, 同时也促进了植被生长, 有更多的净初级生力(NPP), 而这是土壤功能和结构的最直接驱动力(Lohbeck et al., 2015), 在同等的温度条件下, 火灾将成熟林的植被中的碳相对更多地转移到土壤中, 即土壤碳释放到大气中相对更少(崔晓阳等, 2012).森林火灾对土壤有机碳密度的影响具有很大不确定性, 取决于多种因素, 包括不同火灾类型、林火强度、土壤类型、植被、气候和地形(French et al., 2004; Vergnoux et al., 2011; Mouteva et al., 2015).一些研究表明, 计划烧除或轻度森林火灾后, 土壤有机碳密度增加(Johnson & Curtis, 2001; Bennett et al., 2014), 这可能是由于火后未完全燃烧的剩余物部分和稳定性疏水有机物的累积, 以及火灾后固氮植物的增多使碳输入源增多. ...

林火对大兴安岭落叶松林土壤性质的短期与长期影响
1
2014

... 各林龄马尾松次生林土壤有机碳密度与土壤理化性质、土壤细根生物量紧密相关.对照样地和过火样地中的土壤有机碳密度均与土壤理化性质呈极显著相关关系(p < 0.01), 与土壤细根生物量亦呈极显著相关关系(p < 0.01).森林火灾影响了马尾松次生林土壤理化性质(表3), 而土壤理化性质的改变, 亦可通过影响土壤微生物活动和有机碳的矿化速率来影响土壤有机碳库的储存和周转, 进而改变土壤有机碳的分布格局(张苏峻等, 2010; 孔健健和杨健, 2014). ...

林火对大兴安岭落叶松林土壤性质的短期与长期影响
1
2014

... 各林龄马尾松次生林土壤有机碳密度与土壤理化性质、土壤细根生物量紧密相关.对照样地和过火样地中的土壤有机碳密度均与土壤理化性质呈极显著相关关系(p < 0.01), 与土壤细根生物量亦呈极显著相关关系(p < 0.01).森林火灾影响了马尾松次生林土壤理化性质(表3), 而土壤理化性质的改变, 亦可通过影响土壤微生物活动和有机碳的矿化速率来影响土壤有机碳库的储存和周转, 进而改变土壤有机碳的分布格局(张苏峻等, 2010; 孔健健和杨健, 2014). ...

How does a tree species influence litter decomposition? Separating the relative contribution of litter quality, litter mixing, and forest floor conditions
1
2010

... 土壤有机碳密度与土壤全氮含量呈极显著正相关关系(p < 0.01).相关研究表明氮的有效性通常会限制森林中碳的积累(Schulze et al., 1995; Holland et al., 1997).火后减少的有机碳和较高的土壤pH可能会抑制微生物的活动以及氮的转化和固氮植物的生长, 从而导致火后土壤中的全氮含量减少(孙明学, 2011).因此, 火后不同林龄土壤有机碳含量和土壤全氮含量在土壤剖面分布的下降趋势相似, 这与土壤有机碳密度与土壤全氮含量呈极显著正相关关系具有一致性.通常认为较低的C:N有利于土壤氮的矿化, 能反映土壤有机质的分解速度且比值与分解速度成反比(Prescott et al., 2000; Springob & Kirchmann, 2003), 而本研究中火后土壤C:N增加, 影响了土壤养分的释放转化, 间接降低了植物氮利用率, 这在一定程度上不利于林分植物的生长和土壤有机碳的积累(McGroddy et al., 2004; Laganière et al., 2010; Augusto et al., 2015).结合通径分析表 明, 对照样地和过火样地均为土壤全氮含量对土壤有机碳密度的直接影响最大, C:N对土壤有机碳密度的直接影响系数分别为0.359和0.105, 通过土壤全氮含量对土壤有机碳密度的间接影响系数分别为0.420和0.286, 这说明火后C:N对土壤有机碳密度的影响下降, 火后提供给植物的有机氮量小于微生物同化量, 这亦表明减缓了林分植物的生长, 减少了碳源输入量. ...

Biomass is the main driver of changes in ecosystem process rates during tropical forest succession
1
2015

... 森林火燃烧过程改变了碳源(地上凋落物生物量和地下细根生物量)输入和土壤有机质分解速率的平衡调节(Zhou et al., 2007; 崔晓阳等, 2012; Alca?iz et al., 2018; 胡海清等, 2020); 另一方面, 森林火灾减少了土壤覆盖层, 通过增加太阳光的穿透,改变了地表土壤温度和水热条件, 影响微生物对土壤有机碳的转化和分解, 可提供的有机碳来源减少, 进而减少了土壤有机碳密度(Hammill & Bradstock, 2006).本研究结论与之一致, 森林火灾显著减少了不同林龄马尾松次生林土壤有机碳密度(p < 0.05).相比对照样地, 幼龄林、中龄林、成熟林土壤有机碳密度分别下降10.93%、8.52%、7.56%, 方差分解表明, 森林火灾解释土壤有机碳密度变异的2.34%, 林龄因素解释了其变异的25.35%.火后成熟林的土壤有机碳密度降低最小, 这表明由于不同林龄的土壤有机碳的积累能力存在差异(图1), 且成熟林有较高的固氮能力使土壤肥力增加, 同时也促进了植被生长, 有更多的净初级生力(NPP), 而这是土壤功能和结构的最直接驱动力(Lohbeck et al., 2015), 在同等的温度条件下, 火灾将成熟林的植被中的碳相对更多地转移到土壤中, 即土壤碳释放到大气中相对更少(崔晓阳等, 2012).森林火灾对土壤有机碳密度的影响具有很大不确定性, 取决于多种因素, 包括不同火灾类型、林火强度、土壤类型、植被、气候和地形(French et al., 2004; Vergnoux et al., 2011; Mouteva et al., 2015).一些研究表明, 计划烧除或轻度森林火灾后, 土壤有机碳密度增加(Johnson & Curtis, 2001; Bennett et al., 2014), 这可能是由于火后未完全燃烧的剩余物部分和稳定性疏水有机物的累积, 以及火灾后固氮植物的增多使碳输入源增多. ...

生物质燃烧排放物研究进展
1
2018

... 近年来, 随着全球气候变暖, 亚热带地区突发性森林火灾的规模和频率持续增加(Pellegrini et al., 2018), 使大片的森林退化, 减少生态系统服务功能以及这些自然资源的经济潜力(Cochrane, 2003).森林燃烧时产生大量的碳排放, 其碳排放量相当于1997-1998年全球化石燃料使用量的40%, 对生态系统碳平衡产生重要影响, 这也进一步影响气候变化(Page et al., 2002).森林火灾是温室气体和大气颗粒物排放的重要来源, 其产生的大量气态和颗粒态污染物, 对大气的化学组成、环境质量、区域环境效应以及气候系统具有重要影响(Seiler & Crutzen, 1980; 罗碧珍等, 2018).全球每年约1%的森林遭受森林火灾(Seiler & Crutzen, 1980), 其排放约4 Pg·a^-1的碳到大气中, 这相当于每年化石燃料燃烧碳排放量的70% (Andreae & Merlet, 2001).东南亚国家发生的森林火灾占全球的2.5%, 但由于该区域可燃物载量密实, 排放密度高于其他地区, 碳排放量占该区CO₂总量的22%, CH₄占总量的32% (Gleason & Im, 2011).随着全球气候变暖, 森林火灾频率和强度将加剧(Andreae & Merlet, 2001; Gleason & Im , 2011; Giglio et al., 2013), 定量研究森林火灾对马尾松次生林土壤有机碳及其组分以及碳库稳定性的影响, 有助于量化森林火灾对大气环境及区域环境效应.有利于了解森林火灾对生态系统土壤碳库的影响, 对制定大气污染控制对策、改善区域环境及碳循环模拟研究具有重要意义.同时为定量评价森林火灾对土壤有机碳平衡的影响提供参考依据, 为火烧迹地恢复、森林碳汇管理提供科学支撑. ...

生物质燃烧排放物研究进展
1
2018

... 近年来, 随着全球气候变暖, 亚热带地区突发性森林火灾的规模和频率持续增加(Pellegrini et al., 2018), 使大片的森林退化, 减少生态系统服务功能以及这些自然资源的经济潜力(Cochrane, 2003).森林燃烧时产生大量的碳排放, 其碳排放量相当于1997-1998年全球化石燃料使用量的40%, 对生态系统碳平衡产生重要影响, 这也进一步影响气候变化(Page et al., 2002).森林火灾是温室气体和大气颗粒物排放的重要来源, 其产生的大量气态和颗粒态污染物, 对大气的化学组成、环境质量、区域环境效应以及气候系统具有重要影响(Seiler & Crutzen, 1980; 罗碧珍等, 2018).全球每年约1%的森林遭受森林火灾(Seiler & Crutzen, 1980), 其排放约4 Pg·a^-1的碳到大气中, 这相当于每年化石燃料燃烧碳排放量的70% (Andreae & Merlet, 2001).东南亚国家发生的森林火灾占全球的2.5%, 但由于该区域可燃物载量密实, 排放密度高于其他地区, 碳排放量占该区CO₂总量的22%, CH₄占总量的32% (Gleason & Im, 2011).随着全球气候变暖, 森林火灾频率和强度将加剧(Andreae & Merlet, 2001; Gleason & Im , 2011; Giglio et al., 2013), 定量研究森林火灾对马尾松次生林土壤有机碳及其组分以及碳库稳定性的影响, 有助于量化森林火灾对大气环境及区域环境效应.有利于了解森林火灾对生态系统土壤碳库的影响, 对制定大气污染控制对策、改善区域环境及碳循环模拟研究具有重要意义.同时为定量评价森林火灾对土壤有机碳平衡的影响提供参考依据, 为火烧迹地恢复、森林碳汇管理提供科学支撑. ...

Scaling of C:N:P stoichiometry in forests worldwide: implications of terrestrial redfield-type ratios
1
2004

... 土壤有机碳密度与土壤全氮含量呈极显著正相关关系(p < 0.01).相关研究表明氮的有效性通常会限制森林中碳的积累(Schulze et al., 1995; Holland et al., 1997).火后减少的有机碳和较高的土壤pH可能会抑制微生物的活动以及氮的转化和固氮植物的生长, 从而导致火后土壤中的全氮含量减少(孙明学, 2011).因此, 火后不同林龄土壤有机碳含量和土壤全氮含量在土壤剖面分布的下降趋势相似, 这与土壤有机碳密度与土壤全氮含量呈极显著正相关关系具有一致性.通常认为较低的C:N有利于土壤氮的矿化, 能反映土壤有机质的分解速度且比值与分解速度成反比(Prescott et al., 2000; Springob & Kirchmann, 2003), 而本研究中火后土壤C:N增加, 影响了土壤养分的释放转化, 间接降低了植物氮利用率, 这在一定程度上不利于林分植物的生长和土壤有机碳的积累(McGroddy et al., 2004; Laganière et al., 2010; Augusto et al., 2015).结合通径分析表 明, 对照样地和过火样地均为土壤全氮含量对土壤有机碳密度的直接影响最大, C:N对土壤有机碳密度的直接影响系数分别为0.359和0.105, 通过土壤全氮含量对土壤有机碳密度的间接影响系数分别为0.420和0.286, 这说明火后C:N对土壤有机碳密度的影响下降, 火后提供给植物的有机氮量小于微生物同化量, 这亦表明减缓了林分植物的生长, 减少了碳源输入量. ...

A multiple regression approach to assess the spatial distribution of Soil Organic Carbon (SOC) at the regional scale (Flanders, Belgium)
1
2008

... 本研究表明, 在垂直方向上, 森林火灾亦减少了各林龄土壤有机碳密度, 相比对照样地, 幼龄林、中龄林、成熟林分别减少了2.51%-16.83%、1.31%- 11.85%、1.09%-12.50%, 在0-30 cm土层, 幼龄林、中龄林土壤有机碳密度与对照样地相比呈显著差异(p < 0.05), 而成熟林的土壤有机碳密度在0-20 cm土层与对照样地相比显著下降(p < 0.05).土壤有机碳密度深度分布模式影响植被初级生产力并受植被初级生产力的影响.研究表明, 土壤有机碳密度在土壤表层最高, 随土壤深度加深而减少(Meersmans et al., 2008), 本文研究结论与之一致.林分地表凋落物层、土壤细根生物量是土壤有机碳的主要供给者, 植物根系还可深至土壤亚表层, 在对照样地和过火样地中, (0-20 cm)/(0-60 cm)土壤有机碳密度比值均超过了40%, 由于地表凋落物层和土壤细根生物量及根系在土壤表层聚集, 且火场温度随土层深度加深, 热量传递呈现递减, 同时表层有机层和干燥的土壤条件也会阻碍土壤热量传递(Neary et al., 1999), 所以土壤表层有机碳受林火影响最明显. ...

Distribution of aluminium among its mobilizable forms in soils of the Jizera mountains region
1
2004

... 土壤有机碳密度与pH呈极显著负相关关系.土壤pH是土壤的重要性质, 可以影响土壤各元素在土壤中的转化, 同时影响着土壤有机碳密度.土壤有机碳的分解、土壤营养元素存在的状态、释放、转化与有效性都与土壤酸碱性有关(胡海清, 2005), 土壤微生物和植物生长受土壤酸碱性的影响, 适宜的酸碱性有利于土壤微生物活性, 而这可以影响土壤有机碳的分解速率.我国不同区域土壤pH差异大, 通常具有“北碱南酸”的地带性分布特点, 本研究中对照样地和过火样地各林龄土壤pH均<5.0, 属于强酸性土壤.强酸性土壤降低微生物活性, 使土壤有机碳储存与周转能力下降, 从而利于土壤有机碳积累(Mládková et al., 2004; Boruvka et al., 2005).本研究中火后各林龄马尾松次生林土壤pH均呈增加趋势, 说明火后强化了林下土壤的碱性, 加快了土壤有机碳的分解.此外, 土壤pH的增加在一定程度上加快了凋落物和细根生物量的分解, 促进了林分的生长, 同时也增加了凋落物和根系归还量, 使土壤有机碳密度随林龄的增长而增加.结合通径分析表明, 土壤pH对土壤有机碳密度的直接影响较小, 其通过土壤全氮含量对土壤有机碳密度的影响表现在间接作用上. ...

Black carbon aerosol dynamics and isotopic composition in Alaska linked with boreal fire emissions and depth of burn in organic soils
1
2015

... 森林火燃烧过程改变了碳源(地上凋落物生物量和地下细根生物量)输入和土壤有机质分解速率的平衡调节(Zhou et al., 2007; 崔晓阳等, 2012; Alca?iz et al., 2018; 胡海清等, 2020); 另一方面, 森林火灾减少了土壤覆盖层, 通过增加太阳光的穿透,改变了地表土壤温度和水热条件, 影响微生物对土壤有机碳的转化和分解, 可提供的有机碳来源减少, 进而减少了土壤有机碳密度(Hammill & Bradstock, 2006).本研究结论与之一致, 森林火灾显著减少了不同林龄马尾松次生林土壤有机碳密度(p < 0.05).相比对照样地, 幼龄林、中龄林、成熟林土壤有机碳密度分别下降10.93%、8.52%、7.56%, 方差分解表明, 森林火灾解释土壤有机碳密度变异的2.34%, 林龄因素解释了其变异的25.35%.火后成熟林的土壤有机碳密度降低最小, 这表明由于不同林龄的土壤有机碳的积累能力存在差异(图1), 且成熟林有较高的固氮能力使土壤肥力增加, 同时也促进了植被生长, 有更多的净初级生力(NPP), 而这是土壤功能和结构的最直接驱动力(Lohbeck et al., 2015), 在同等的温度条件下, 火灾将成熟林的植被中的碳相对更多地转移到土壤中, 即土壤碳释放到大气中相对更少(崔晓阳等, 2012).森林火灾对土壤有机碳密度的影响具有很大不确定性, 取决于多种因素, 包括不同火灾类型、林火强度、土壤类型、植被、气候和地形(French et al., 2004; Vergnoux et al., 2011; Mouteva et al., 2015).一些研究表明, 计划烧除或轻度森林火灾后, 土壤有机碳密度增加(Johnson & Curtis, 2001; Bennett et al., 2014), 这可能是由于火后未完全燃烧的剩余物部分和稳定性疏水有机物的累积, 以及火灾后固氮植物的增多使碳输入源增多. ...

Fire effects on belowground sustainability: a review and synthesis
2
1999

... 本研究表明, 在垂直方向上, 森林火灾亦减少了各林龄土壤有机碳密度, 相比对照样地, 幼龄林、中龄林、成熟林分别减少了2.51%-16.83%、1.31%- 11.85%、1.09%-12.50%, 在0-30 cm土层, 幼龄林、中龄林土壤有机碳密度与对照样地相比呈显著差异(p < 0.05), 而成熟林的土壤有机碳密度在0-20 cm土层与对照样地相比显著下降(p < 0.05).土壤有机碳密度深度分布模式影响植被初级生产力并受植被初级生产力的影响.研究表明, 土壤有机碳密度在土壤表层最高, 随土壤深度加深而减少(Meersmans et al., 2008), 本文研究结论与之一致.林分地表凋落物层、土壤细根生物量是土壤有机碳的主要供给者, 植物根系还可深至土壤亚表层, 在对照样地和过火样地中, (0-20 cm)/(0-60 cm)土壤有机碳密度比值均超过了40%, 由于地表凋落物层和土壤细根生物量及根系在土壤表层聚集, 且火场温度随土层深度加深, 热量传递呈现递减, 同时表层有机层和干燥的土壤条件也会阻碍土壤热量传递(Neary et al., 1999), 所以土壤表层有机碳受林火影响最明显. ...

... 土壤有机碳密度与土壤全磷含量、C:P呈极显著正相关关系(p < 0.01).土壤磷对于植物的生长至关重要(Neary et al., 1999; Yuan & Chen, 2012).本研究表明火后降低了不同林龄的土壤C:P, 这说明火后降低了植物吸收营养物质并进行碳同化的能力, 植物根系利用效率降低(He & Dijkstra, 2014).火后C:P、N:P降低, 这和以前的研究(Hume et al., 2016)一致.这主要是因为火后森林生物量的减少和林冠层间隙的加大(Paré et al., 1993; Shrestha & Chen, 2010). ...

The amount of carbon released from peat and forest fires in Indonesia during 1997
1
2002

... 近年来, 随着全球气候变暖, 亚热带地区突发性森林火灾的规模和频率持续增加(Pellegrini et al., 2018), 使大片的森林退化, 减少生态系统服务功能以及这些自然资源的经济潜力(Cochrane, 2003).森林燃烧时产生大量的碳排放, 其碳排放量相当于1997-1998年全球化石燃料使用量的40%, 对生态系统碳平衡产生重要影响, 这也进一步影响气候变化(Page et al., 2002).森林火灾是温室气体和大气颗粒物排放的重要来源, 其产生的大量气态和颗粒态污染物, 对大气的化学组成、环境质量、区域环境效应以及气候系统具有重要影响(Seiler & Crutzen, 1980; 罗碧珍等, 2018).全球每年约1%的森林遭受森林火灾(Seiler & Crutzen, 1980), 其排放约4 Pg·a^-1的碳到大气中, 这相当于每年化石燃料燃烧碳排放量的70% (Andreae & Merlet, 2001).东南亚国家发生的森林火灾占全球的2.5%, 但由于该区域可燃物载量密实, 排放密度高于其他地区, 碳排放量占该区CO₂总量的22%, CH₄占总量的32% (Gleason & Im, 2011).随着全球气候变暖, 森林火灾频率和强度将加剧(Andreae & Merlet, 2001; Gleason & Im , 2011; Giglio et al., 2013), 定量研究森林火灾对马尾松次生林土壤有机碳及其组分以及碳库稳定性的影响, 有助于量化森林火灾对大气环境及区域环境效应.有利于了解森林火灾对生态系统土壤碳库的影响, 对制定大气污染控制对策、改善区域环境及碳循环模拟研究具有重要意义.同时为定量评价森林火灾对土壤有机碳平衡的影响提供参考依据, 为火烧迹地恢复、森林碳汇管理提供科学支撑. ...

Changes in the forest floor of Canadian southern boreal forest after disturbance
1
1993

... 土壤有机碳密度与土壤全磷含量、C:P呈极显著正相关关系(p < 0.01).土壤磷对于植物的生长至关重要(Neary et al., 1999; Yuan & Chen, 2012).本研究表明火后降低了不同林龄的土壤C:P, 这说明火后降低了植物吸收营养物质并进行碳同化的能力, 植物根系利用效率降低(He & Dijkstra, 2014).火后C:P、N:P降低, 这和以前的研究(Hume et al., 2016)一致.这主要是因为火后森林生物量的减少和林冠层间隙的加大(Paré et al., 1993; Shrestha & Chen, 2010). ...

Fire frequency drives decadal changes in soil carbon and nitrogen and ecosystem productivity
1
2018

... 近年来, 随着全球气候变暖, 亚热带地区突发性森林火灾的规模和频率持续增加(Pellegrini et al., 2018), 使大片的森林退化, 减少生态系统服务功能以及这些自然资源的经济潜力(Cochrane, 2003).森林燃烧时产生大量的碳排放, 其碳排放量相当于1997-1998年全球化石燃料使用量的40%, 对生态系统碳平衡产生重要影响, 这也进一步影响气候变化(Page et al., 2002).森林火灾是温室气体和大气颗粒物排放的重要来源, 其产生的大量气态和颗粒态污染物, 对大气的化学组成、环境质量、区域环境效应以及气候系统具有重要影响(Seiler & Crutzen, 1980; 罗碧珍等, 2018).全球每年约1%的森林遭受森林火灾(Seiler & Crutzen, 1980), 其排放约4 Pg·a^-1的碳到大气中, 这相当于每年化石燃料燃烧碳排放量的70% (Andreae & Merlet, 2001).东南亚国家发生的森林火灾占全球的2.5%, 但由于该区域可燃物载量密实, 排放密度高于其他地区, 碳排放量占该区CO₂总量的22%, CH₄占总量的32% (Gleason & Im, 2011).随着全球气候变暖, 森林火灾频率和强度将加剧(Andreae & Merlet, 2001; Gleason & Im , 2011; Giglio et al., 2013), 定量研究森林火灾对马尾松次生林土壤有机碳及其组分以及碳库稳定性的影响, 有助于量化森林火灾对大气环境及区域环境效应.有利于了解森林火灾对生态系统土壤碳库的影响, 对制定大气污染控制对策、改善区域环境及碳循环模拟研究具有重要意义.同时为定量评价森林火灾对土壤有机碳平衡的影响提供参考依据, 为火烧迹地恢复、森林碳汇管理提供科学支撑. ...

Nitrogen turnover in forest floors of coastal douglas-fir at sites differing in soil nitrogen capital
1
2000

... 土壤有机碳密度与土壤全氮含量呈极显著正相关关系(p < 0.01).相关研究表明氮的有效性通常会限制森林中碳的积累(Schulze et al., 1995; Holland et al., 1997).火后减少的有机碳和较高的土壤pH可能会抑制微生物的活动以及氮的转化和固氮植物的生长, 从而导致火后土壤中的全氮含量减少(孙明学, 2011).因此, 火后不同林龄土壤有机碳含量和土壤全氮含量在土壤剖面分布的下降趋势相似, 这与土壤有机碳密度与土壤全氮含量呈极显著正相关关系具有一致性.通常认为较低的C:N有利于土壤氮的矿化, 能反映土壤有机质的分解速度且比值与分解速度成反比(Prescott et al., 2000; Springob & Kirchmann, 2003), 而本研究中火后土壤C:N增加, 影响了土壤养分的释放转化, 间接降低了植物氮利用率, 这在一定程度上不利于林分植物的生长和土壤有机碳的积累(McGroddy et al., 2004; Laganière et al., 2010; Augusto et al., 2015).结合通径分析表 明, 对照样地和过火样地均为土壤全氮含量对土壤有机碳密度的直接影响最大, C:N对土壤有机碳密度的直接影响系数分别为0.359和0.105, 通过土壤全氮含量对土壤有机碳密度的间接影响系数分别为0.420和0.286, 这说明火后C:N对土壤有机碳密度的影响下降, 火后提供给植物的有机氮量小于微生物同化量, 这亦表明减缓了林分植物的生长, 减少了碳源输入量. ...

Aboveground biomass and nitrogen nutrition in a chronosequence of pristine Dahurian Larix stands in eastern Siberia
1
1995

... 土壤有机碳密度与土壤全氮含量呈极显著正相关关系(p < 0.01).相关研究表明氮的有效性通常会限制森林中碳的积累(Schulze et al., 1995; Holland et al., 1997).火后减少的有机碳和较高的土壤pH可能会抑制微生物的活动以及氮的转化和固氮植物的生长, 从而导致火后土壤中的全氮含量减少(孙明学, 2011).因此, 火后不同林龄土壤有机碳含量和土壤全氮含量在土壤剖面分布的下降趋势相似, 这与土壤有机碳密度与土壤全氮含量呈极显著正相关关系具有一致性.通常认为较低的C:N有利于土壤氮的矿化, 能反映土壤有机质的分解速度且比值与分解速度成反比(Prescott et al., 2000; Springob & Kirchmann, 2003), 而本研究中火后土壤C:N增加, 影响了土壤养分的释放转化, 间接降低了植物氮利用率, 这在一定程度上不利于林分植物的生长和土壤有机碳的积累(McGroddy et al., 2004; Laganière et al., 2010; Augusto et al., 2015).结合通径分析表 明, 对照样地和过火样地均为土壤全氮含量对土壤有机碳密度的直接影响最大, C:N对土壤有机碳密度的直接影响系数分别为0.359和0.105, 通过土壤全氮含量对土壤有机碳密度的间接影响系数分别为0.420和0.286, 这说明火后C:N对土壤有机碳密度的影响下降, 火后提供给植物的有机氮量小于微生物同化量, 这亦表明减缓了林分植物的生长, 减少了碳源输入量. ...

Estimates of the gross and net fluxes of carbon between the biosphere and the atmosphere from biomass burning
2
1980

... 近年来, 随着全球气候变暖, 亚热带地区突发性森林火灾的规模和频率持续增加(Pellegrini et al., 2018), 使大片的森林退化, 减少生态系统服务功能以及这些自然资源的经济潜力(Cochrane, 2003).森林燃烧时产生大量的碳排放, 其碳排放量相当于1997-1998年全球化石燃料使用量的40%, 对生态系统碳平衡产生重要影响, 这也进一步影响气候变化(Page et al., 2002).森林火灾是温室气体和大气颗粒物排放的重要来源, 其产生的大量气态和颗粒态污染物, 对大气的化学组成、环境质量、区域环境效应以及气候系统具有重要影响(Seiler & Crutzen, 1980; 罗碧珍等, 2018).全球每年约1%的森林遭受森林火灾(Seiler & Crutzen, 1980), 其排放约4 Pg·a^-1的碳到大气中, 这相当于每年化石燃料燃烧碳排放量的70% (Andreae & Merlet, 2001).东南亚国家发生的森林火灾占全球的2.5%, 但由于该区域可燃物载量密实, 排放密度高于其他地区, 碳排放量占该区CO₂总量的22%, CH₄占总量的32% (Gleason & Im, 2011).随着全球气候变暖, 森林火灾频率和强度将加剧(Andreae & Merlet, 2001; Gleason & Im , 2011; Giglio et al., 2013), 定量研究森林火灾对马尾松次生林土壤有机碳及其组分以及碳库稳定性的影响, 有助于量化森林火灾对大气环境及区域环境效应.有利于了解森林火灾对生态系统土壤碳库的影响, 对制定大气污染控制对策、改善区域环境及碳循环模拟研究具有重要意义.同时为定量评价森林火灾对土壤有机碳平衡的影响提供参考依据, 为火烧迹地恢复、森林碳汇管理提供科学支撑. ...

... ).全球每年约1%的森林遭受森林火灾(Seiler & Crutzen, 1980), 其排放约4 Pg·a^-1的碳到大气中, 这相当于每年化石燃料燃烧碳排放量的70% (Andreae & Merlet, 2001).东南亚国家发生的森林火灾占全球的2.5%, 但由于该区域可燃物载量密实, 排放密度高于其他地区, 碳排放量占该区CO₂总量的22%, CH₄占总量的32% (Gleason & Im, 2011).随着全球气候变暖, 森林火灾频率和强度将加剧(Andreae & Merlet, 2001; Gleason & Im , 2011; Giglio et al., 2013), 定量研究森林火灾对马尾松次生林土壤有机碳及其组分以及碳库稳定性的影响, 有助于量化森林火灾对大气环境及区域环境效应.有利于了解森林火灾对生态系统土壤碳库的影响, 对制定大气污染控制对策、改善区域环境及碳循环模拟研究具有重要意义.同时为定量评价森林火灾对土壤有机碳平衡的影响提供参考依据, 为火烧迹地恢复、森林碳汇管理提供科学支撑. ...

Effects of stand age, wildfire and clearcut harvesting on forest floor in boreal mixedwood forests
1
2010

... 土壤有机碳密度与土壤全磷含量、C:P呈极显著正相关关系(p < 0.01).土壤磷对于植物的生长至关重要(Neary et al., 1999; Yuan & Chen, 2012).本研究表明火后降低了不同林龄的土壤C:P, 这说明火后降低了植物吸收营养物质并进行碳同化的能力, 植物根系利用效率降低(He & Dijkstra, 2014).火后C:P、N:P降低, 这和以前的研究(Hume et al., 2016)一致.这主要是因为火后森林生物量的减少和林冠层间隙的加大(Paré et al., 1993; Shrestha & Chen, 2010). ...

Bulk soil C to N ratio as a simple measure of net N mineralization from stabilized soil organic matter in sandy arable soils
1
2003

... 土壤有机碳密度与土壤全氮含量呈极显著正相关关系(p < 0.01).相关研究表明氮的有效性通常会限制森林中碳的积累(Schulze et al., 1995; Holland et al., 1997).火后减少的有机碳和较高的土壤pH可能会抑制微生物的活动以及氮的转化和固氮植物的生长, 从而导致火后土壤中的全氮含量减少(孙明学, 2011).因此, 火后不同林龄土壤有机碳含量和土壤全氮含量在土壤剖面分布的下降趋势相似, 这与土壤有机碳密度与土壤全氮含量呈极显著正相关关系具有一致性.通常认为较低的C:N有利于土壤氮的矿化, 能反映土壤有机质的分解速度且比值与分解速度成反比(Prescott et al., 2000; Springob & Kirchmann, 2003), 而本研究中火后土壤C:N增加, 影响了土壤养分的释放转化, 间接降低了植物氮利用率, 这在一定程度上不利于林分植物的生长和土壤有机碳的积累(McGroddy et al., 2004; Laganière et al., 2010; Augusto et al., 2015).结合通径分析表 明, 对照样地和过火样地均为土壤全氮含量对土壤有机碳密度的直接影响最大, C:N对土壤有机碳密度的直接影响系数分别为0.359和0.105, 通过土壤全氮含量对土壤有机碳密度的间接影响系数分别为0.420和0.286, 这说明火后C:N对土壤有机碳密度的影响下降, 火后提供给植物的有机氮量小于微生物同化量, 这亦表明减缓了林分植物的生长, 减少了碳源输入量. ...

塔河林区林火对土壤性质与植被恢复的影响
1
2011

... 土壤有机碳密度与土壤全氮含量呈极显著正相关关系(p < 0.01).相关研究表明氮的有效性通常会限制森林中碳的积累(Schulze et al., 1995; Holland et al., 1997).火后减少的有机碳和较高的土壤pH可能会抑制微生物的活动以及氮的转化和固氮植物的生长, 从而导致火后土壤中的全氮含量减少(孙明学, 2011).因此, 火后不同林龄土壤有机碳含量和土壤全氮含量在土壤剖面分布的下降趋势相似, 这与土壤有机碳密度与土壤全氮含量呈极显著正相关关系具有一致性.通常认为较低的C:N有利于土壤氮的矿化, 能反映土壤有机质的分解速度且比值与分解速度成反比(Prescott et al., 2000; Springob & Kirchmann, 2003), 而本研究中火后土壤C:N增加, 影响了土壤养分的释放转化, 间接降低了植物氮利用率, 这在一定程度上不利于林分植物的生长和土壤有机碳的积累(McGroddy et al., 2004; Laganière et al., 2010; Augusto et al., 2015).结合通径分析表 明, 对照样地和过火样地均为土壤全氮含量对土壤有机碳密度的直接影响最大, C:N对土壤有机碳密度的直接影响系数分别为0.359和0.105, 通过土壤全氮含量对土壤有机碳密度的间接影响系数分别为0.420和0.286, 这说明火后C:N对土壤有机碳密度的影响下降, 火后提供给植物的有机氮量小于微生物同化量, 这亦表明减缓了林分植物的生长, 减少了碳源输入量. ...

塔河林区林火对土壤性质与植被恢复的影响
1
2011

... 土壤有机碳密度与土壤全氮含量呈极显著正相关关系(p < 0.01).相关研究表明氮的有效性通常会限制森林中碳的积累(Schulze et al., 1995; Holland et al., 1997).火后减少的有机碳和较高的土壤pH可能会抑制微生物的活动以及氮的转化和固氮植物的生长, 从而导致火后土壤中的全氮含量减少(孙明学, 2011).因此, 火后不同林龄土壤有机碳含量和土壤全氮含量在土壤剖面分布的下降趋势相似, 这与土壤有机碳密度与土壤全氮含量呈极显著正相关关系具有一致性.通常认为较低的C:N有利于土壤氮的矿化, 能反映土壤有机质的分解速度且比值与分解速度成反比(Prescott et al., 2000; Springob & Kirchmann, 2003), 而本研究中火后土壤C:N增加, 影响了土壤养分的释放转化, 间接降低了植物氮利用率, 这在一定程度上不利于林分植物的生长和土壤有机碳的积累(McGroddy et al., 2004; Laganière et al., 2010; Augusto et al., 2015).结合通径分析表 明, 对照样地和过火样地均为土壤全氮含量对土壤有机碳密度的直接影响最大, C:N对土壤有机碳密度的直接影响系数分别为0.359和0.105, 通过土壤全氮含量对土壤有机碳密度的间接影响系数分别为0.420和0.286, 这说明火后C:N对土壤有机碳密度的影响下降, 火后提供给植物的有机氮量小于微生物同化量, 这亦表明减缓了林分植物的生长, 减少了碳源输入量. ...

A wildfire event influences ecosystem carbon fluxes but not soil respiration in a semi-arid woodland
1
2016

... 本研究表明, 对照样地和过火样地的土壤有机碳密度与土壤容重呈极显著负相关, 与土壤含水率呈极显著正相关关系(p < 0.01).火灾提高了各龄林的土壤容重, 降低了各龄林的土壤含水率(表3), 这表明林火改变了马尾松次生林土壤结构以及土壤水分的渗透条件, 加快了土壤水分对土壤有机质分解和转化的影响.由于土壤中微生物活动需要一定的土壤含水量, 但如过多的土壤水分使得进入土壤中的氧气减少, 土壤通透性变差, 继而影响土壤有机碳的分解过程.当土壤在嫌气状态时, 好氧微生物将停止分解有机碳(黄昌勇和徐建明, 2010).本研究中火后土壤含水率降低, 这在一定程度上促进了好氧微生物分解土壤有机碳的过程, 从而降低了土壤有机碳的积累.这和Cleverly等(2013)、Sun等(2016)研究的结论类似. ...

1
2011

... 根据我国亚热带森林资源分布状况, 尤其是近年来华南地区次生林发展态势, 结合历年森林火灾统计数据, 通过实地调查林分生长特点, 参考遥感影像植被解译图、林相图、森林土壤类型分布图, 选择森林火灾典型分布区域, 选取相似立地条件的南方代表性的不同林龄(幼龄林、中龄林和成熟林)的马尾松次生林, 进行野外调查和采样.2018年10月31日, 广东省鹤山市龙口镇粉洞村将军山(22.76° N, 112.85° E)发生突发性森林火灾, 过火面积约75 hm², 在火后一周内, 选设中度强度森林火灾(Alexander, 1982; 胡海清等, 2012, 2019), 即中度林火强度为火灾烧死木占30%-70% (幼龄林50%, 中龄林40%, 成熟林35%), 乔木熏黑高度在2-5 m, 林下灌木几乎被烧毁(>50%), 凋落物几乎被烧毁(>50%), 火线强度750-3 500 kW·m^-1), 不同林龄(划分为幼龄林、中龄林和成熟林, 划分依据为《森林资源规划设计调查技术规程》(国家林业局调查规划设计院, 2011)的龄组划分方法, 分别选择8、17、31年的次生林样地代表幼龄林、中龄林和成熟林)马尾松次生林火烧迹地(过火后)及相邻未烧林分(对照样地)分别在坡向坡度坡位一致条件下选设20 m × 20 m的标准固定样地共18块, 3种林龄共选设固定标准样地18块, 即18块标准样地= [(幼龄林+对照样地) + (中龄林+对照样地) + (成熟林+对照样地)] × 3个重复, 同时做好相关标记, 于火后1年后(森林火灾发生后1个生长周期后)进行外业调查及样品采集.马尾松次生林样地基本概况见表1. ...

1
2011

... 根据我国亚热带森林资源分布状况, 尤其是近年来华南地区次生林发展态势, 结合历年森林火灾统计数据, 通过实地调查林分生长特点, 参考遥感影像植被解译图、林相图、森林土壤类型分布图, 选择森林火灾典型分布区域, 选取相似立地条件的南方代表性的不同林龄(幼龄林、中龄林和成熟林)的马尾松次生林, 进行野外调查和采样.2018年10月31日, 广东省鹤山市龙口镇粉洞村将军山(22.76° N, 112.85° E)发生突发性森林火灾, 过火面积约75 hm², 在火后一周内, 选设中度强度森林火灾(Alexander, 1982; 胡海清等, 2012, 2019), 即中度林火强度为火灾烧死木占30%-70% (幼龄林50%, 中龄林40%, 成熟林35%), 乔木熏黑高度在2-5 m, 林下灌木几乎被烧毁(>50%), 凋落物几乎被烧毁(>50%), 火线强度750-3 500 kW·m^-1), 不同林龄(划分为幼龄林、中龄林和成熟林, 划分依据为《森林资源规划设计调查技术规程》(国家林业局调查规划设计院, 2011)的龄组划分方法, 分别选择8、17、31年的次生林样地代表幼龄林、中龄林和成熟林)马尾松次生林火烧迹地(过火后)及相邻未烧林分(对照样地)分别在坡向坡度坡位一致条件下选设20 m × 20 m的标准固定样地共18块, 3种林龄共选设固定标准样地18块, 即18块标准样地= [(幼龄林+对照样地) + (中龄林+对照样地) + (成熟林+对照样地)] × 3个重复, 同时做好相关标记, 于火后1年后(森林火灾发生后1个生长周期后)进行外业调查及样品采集.马尾松次生林样地基本概况见表1. ...

Effects of forest fires on water extractable organic matter and humic substances from Mediterranean soils: UV-vis and fluorescence spectroscopy approaches
1
2011

... 森林火燃烧过程改变了碳源(地上凋落物生物量和地下细根生物量)输入和土壤有机质分解速率的平衡调节(Zhou et al., 2007; 崔晓阳等, 2012; Alca?iz et al., 2018; 胡海清等, 2020); 另一方面, 森林火灾减少了土壤覆盖层, 通过增加太阳光的穿透,改变了地表土壤温度和水热条件, 影响微生物对土壤有机碳的转化和分解, 可提供的有机碳来源减少, 进而减少了土壤有机碳密度(Hammill & Bradstock, 2006).本研究结论与之一致, 森林火灾显著减少了不同林龄马尾松次生林土壤有机碳密度(p < 0.05).相比对照样地, 幼龄林、中龄林、成熟林土壤有机碳密度分别下降10.93%、8.52%、7.56%, 方差分解表明, 森林火灾解释土壤有机碳密度变异的2.34%, 林龄因素解释了其变异的25.35%.火后成熟林的土壤有机碳密度降低最小, 这表明由于不同林龄的土壤有机碳的积累能力存在差异(图1), 且成熟林有较高的固氮能力使土壤肥力增加, 同时也促进了植被生长, 有更多的净初级生力(NPP), 而这是土壤功能和结构的最直接驱动力(Lohbeck et al., 2015), 在同等的温度条件下, 火灾将成熟林的植被中的碳相对更多地转移到土壤中, 即土壤碳释放到大气中相对更少(崔晓阳等, 2012).森林火灾对土壤有机碳密度的影响具有很大不确定性, 取决于多种因素, 包括不同火灾类型、林火强度、土壤类型、植被、气候和地形(French et al., 2004; Vergnoux et al., 2011; Mouteva et al., 2015).一些研究表明, 计划烧除或轻度森林火灾后, 土壤有机碳密度增加(Johnson & Curtis, 2001; Bennett et al., 2014), 这可能是由于火后未完全燃烧的剩余物部分和稳定性疏水有机物的累积, 以及火灾后固氮植物的增多使碳输入源增多. ...

东北5种温带人工林表层土壤碳氮含量的分异
1
2019

... 运用单因素方差分析比较不同林龄及不同土壤剖面马尾松次生林的土壤有机碳密度的差异, 并通过最小显著差异(LSD)多重比较检验同一类型样地中不同林龄之间土壤有机碳密度的差异.运用独立样本t检验比较森林火灾前后同一土壤层的马尾松次生林的土壤有机碳密度的差异.不同林龄马尾松林土壤有机碳密度空间变异性分为3级: 变异系数(CV) ≤ 10%, 表示弱变异; 10% < CV < 100%, 表示中等变异; CV ≥ 100%, 表示强变异(Jobbágy & Jackson, 2000).用Pearson分析土壤有机碳密度与土壤理化性质的关系.采用通径分析土壤理化性质对土壤有机碳密度的直接影响和间接影响.采用嵌套方差分析不同林龄、森林火灾、不同土壤深度及其交互作用对土壤有机碳密度的影响, 运用方差分解讨论不同林龄、林火、不同土壤深度对土壤有机碳密度的相对贡献(Heikkinen et al., 2005; 王薪琪和王传宽, 2019).嵌套方差分析中, 对每一个不同林龄的马尾松次生林, 采用的嵌套级别包括2个层次尺度: 土壤深度和林龄.分析数据前, 进行Kolmogorov-Smirnov test正态性检验, 若不满足正态分布和方差齐性等方差分析前提条件, 对数据进行对数转换, 若转化后数据仍不满足条件则采用非参数检验方法(Kruskal-Wallis test).以上统计分析均由用SPSS 25.0软件处理, 显著性水平设置α = 0.05.用Excel 2019软件和Origin 2019b绘制图表.变异系数计算公式如下: ...

东北5种温带人工林表层土壤碳氮含量的分异
1
2019

... 运用单因素方差分析比较不同林龄及不同土壤剖面马尾松次生林的土壤有机碳密度的差异, 并通过最小显著差异(LSD)多重比较检验同一类型样地中不同林龄之间土壤有机碳密度的差异.运用独立样本t检验比较森林火灾前后同一土壤层的马尾松次生林的土壤有机碳密度的差异.不同林龄马尾松林土壤有机碳密度空间变异性分为3级: 变异系数(CV) ≤ 10%, 表示弱变异; 10% < CV < 100%, 表示中等变异; CV ≥ 100%, 表示强变异(Jobbágy & Jackson, 2000).用Pearson分析土壤有机碳密度与土壤理化性质的关系.采用通径分析土壤理化性质对土壤有机碳密度的直接影响和间接影响.采用嵌套方差分析不同林龄、森林火灾、不同土壤深度及其交互作用对土壤有机碳密度的影响, 运用方差分解讨论不同林龄、林火、不同土壤深度对土壤有机碳密度的相对贡献(Heikkinen et al., 2005; 王薪琪和王传宽, 2019).嵌套方差分析中, 对每一个不同林龄的马尾松次生林, 采用的嵌套级别包括2个层次尺度: 土壤深度和林龄.分析数据前, 进行Kolmogorov-Smirnov test正态性检验, 若不满足正态分布和方差齐性等方差分析前提条件, 对数据进行对数转换, 若转化后数据仍不满足条件则采用非参数检验方法(Kruskal-Wallis test).以上统计分析均由用SPSS 25.0软件处理, 显著性水平设置α = 0.05.用Excel 2019软件和Origin 2019b绘制图表.变异系数计算公式如下: ...

A global analysis of fine root production as affected by soil nitrogen and phosphorus
1
2012

... 土壤有机碳密度与土壤全磷含量、C:P呈极显著正相关关系(p < 0.01).土壤磷对于植物的生长至关重要(Neary et al., 1999; Yuan & Chen, 2012).本研究表明火后降低了不同林龄的土壤C:P, 这说明火后降低了植物吸收营养物质并进行碳同化的能力, 植物根系利用效率降低(He & Dijkstra, 2014).火后C:P、N:P降低, 这和以前的研究(Hume et al., 2016)一致.这主要是因为火后森林生物量的减少和林冠层间隙的加大(Paré et al., 1993; Shrestha & Chen, 2010). ...

广东省鹤山市林业生态规划研究
1
2012

... 鹤山市位于广东省中南部, 珠江三角洲西南部, 西江下游右岸(22.47°-22.85° N, 112.47°-113.03° E).地处北回归线以南, 属南亚热带季风气候, 年平均气温为21.6 ℃, 年平均日照时间为1 797.8 h, 日照季节分布以夏季最多, 冬季最少.全境山地土壤垂直分布, 海拔400 m以下是赤红壤, 400-500 m是过渡性赤红壤, 500-700 m是红壤地带, 700-800 m是水化黄壤过渡地带, 靠近800 m的山顶是明显的黄壤区, 但面积较少.全市山地自然植被为亚热带常绿季雨林, 现有的天然次生林以常绿阔叶林为主, 根据优势树种将乔木林划分为杉木(Cunninghamia lanceolata)林、马尾松林、湿地松(Pinus elliottii engelmann)林、桉树(Eucalyptus robusta)林等林分类型(张佩霞等, 2012). ...

广东省鹤山市林业生态规划研究
1
2012

... 鹤山市位于广东省中南部, 珠江三角洲西南部, 西江下游右岸(22.47°-22.85° N, 112.47°-113.03° E).地处北回归线以南, 属南亚热带季风气候, 年平均气温为21.6 ℃, 年平均日照时间为1 797.8 h, 日照季节分布以夏季最多, 冬季最少.全境山地土壤垂直分布, 海拔400 m以下是赤红壤, 400-500 m是过渡性赤红壤, 500-700 m是红壤地带, 700-800 m是水化黄壤过渡地带, 靠近800 m的山顶是明显的黄壤区, 但面积较少.全市山地自然植被为亚热带常绿季雨林, 现有的天然次生林以常绿阔叶林为主, 根据优势树种将乔木林划分为杉木(Cunninghamia lanceolata)林、马尾松林、湿地松(Pinus elliottii engelmann)林、桉树(Eucalyptus robusta)林等林分类型(张佩霞等, 2012). ...

粤西桉树人工林土壤有机碳密度及其影响因素
1
2010

... 各林龄马尾松次生林土壤有机碳密度与土壤理化性质、土壤细根生物量紧密相关.对照样地和过火样地中的土壤有机碳密度均与土壤理化性质呈极显著相关关系(p < 0.01), 与土壤细根生物量亦呈极显著相关关系(p < 0.01).森林火灾影响了马尾松次生林土壤理化性质(表3), 而土壤理化性质的改变, 亦可通过影响土壤微生物活动和有机碳的矿化速率来影响土壤有机碳库的储存和周转, 进而改变土壤有机碳的分布格局(张苏峻等, 2010; 孔健健和杨健, 2014). ...

粤西桉树人工林土壤有机碳密度及其影响因素
1
2010

... 各林龄马尾松次生林土壤有机碳密度与土壤理化性质、土壤细根生物量紧密相关.对照样地和过火样地中的土壤有机碳密度均与土壤理化性质呈极显著相关关系(p < 0.01), 与土壤细根生物量亦呈极显著相关关系(p < 0.01).森林火灾影响了马尾松次生林土壤理化性质(表3), 而土壤理化性质的改变, 亦可通过影响土壤微生物活动和有机碳的矿化速率来影响土壤有机碳库的储存和周转, 进而改变土壤有机碳的分布格局(张苏峻等, 2010; 孔健健和杨健, 2014). ...

Litterfall production along successional and altitudinal gradients of subtropical monsoon evergreen broadleaved forests in Guangdong, China
1
2007

... 森林火燃烧过程改变了碳源(地上凋落物生物量和地下细根生物量)输入和土壤有机质分解速率的平衡调节(Zhou et al., 2007; 崔晓阳等, 2012; Alca?iz et al., 2018; 胡海清等, 2020); 另一方面, 森林火灾减少了土壤覆盖层, 通过增加太阳光的穿透,改变了地表土壤温度和水热条件, 影响微生物对土壤有机碳的转化和分解, 可提供的有机碳来源减少, 进而减少了土壤有机碳密度(Hammill & Bradstock, 2006).本研究结论与之一致, 森林火灾显著减少了不同林龄马尾松次生林土壤有机碳密度(p < 0.05).相比对照样地, 幼龄林、中龄林、成熟林土壤有机碳密度分别下降10.93%、8.52%、7.56%, 方差分解表明, 森林火灾解释土壤有机碳密度变异的2.34%, 林龄因素解释了其变异的25.35%.火后成熟林的土壤有机碳密度降低最小, 这表明由于不同林龄的土壤有机碳的积累能力存在差异(图1), 且成熟林有较高的固氮能力使土壤肥力增加, 同时也促进了植被生长, 有更多的净初级生力(NPP), 而这是土壤功能和结构的最直接驱动力(Lohbeck et al., 2015), 在同等的温度条件下, 火灾将成熟林的植被中的碳相对更多地转移到土壤中, 即土壤碳释放到大气中相对更少(崔晓阳等, 2012).森林火灾对土壤有机碳密度的影响具有很大不确定性, 取决于多种因素, 包括不同火灾类型、林火强度、土壤类型、植被、气候和地形(French et al., 2004; Vergnoux et al., 2011; Mouteva et al., 2015).一些研究表明, 计划烧除或轻度森林火灾后, 土壤有机碳密度增加(Johnson & Curtis, 2001; Bennett et al., 2014), 这可能是由于火后未完全燃烧的剩余物部分和稳定性疏水有机物的累积, 以及火灾后固氮植物的增多使碳输入源增多. ...