过火后森林土壤黑碳的分布格局特征研究

黑碳是生物质或化石燃料不完全燃烧所形成的一类特殊产物,由于黑碳具有高度芳香化结构,使黑碳具有较高的生物化学惰性和热稳定性,经过长期缓慢的的土壤有机碳库循环变化后,在沉积物中黑碳仍大量存在。为研究火烧后森林土壤黑碳的分布特征,在福建省建阳市3个镇8个村按不同火烧时间、不同火烧频率、不同火烧强度进行样地设计,在每个样地按上、中、下坡采集土样,调查、记录每个样地海拔和坡向等环境因子及林分生长因子,并通过资源建档材料查阅每一样地的火烧前基本情况,在分析测定的基础上研究不同火烧时间、不同火烧频率、不同火烧强度等对土壤黑碳分布特征的影响。 1、火烧对森林土壤黑碳分布格局的影响 在采集的发生过火烧的森林土壤中,0～10 cm层有机碳质含量和黑碳含量都达到40%以上,10～20 cm层有机碳含量和黑碳含量达到30%以上。说明土壤有机碳和黑碳主要集中在表土层和亚表土层中。 2、不同火烧时间对森林土壤黑碳的分布特征的影响 在采集的发生过火烧的森林土壤中, 1990年发生过火烧的森林土壤、1995年发生过火烧的森林土壤和2000年发生过火烧的森林土壤黑碳质量分数的平均值分别为9.00 g·kg-1、7.76g·kg-1和7.76g·kg-1。2004年发生过火烧的森林土壤和2008年发生过火烧的森林土壤黑碳质量分数的平均值分别为5.27g·kg-1和9.43g·kg-1。说明森林土壤黑碳含量在1990年到2000年间逐渐减少,从2000年后到2008年又逐增加。 3、不同火烧强度对森林土壤黑碳的分布特征的影响 在采集的火烧过的森林土壤中,1995年火烧过的森林土壤中,黑碳含量是火烧面积越小黑碳质量分数越大;而2000年、2004年和2008年火烧过的森林土壤中,黑碳含量是火烧面积越大黑碳质量分数越大。 4、不同火烧频率对森林土壤黑碳的分布特征的影响 重复两次火烧的黑碳质量分数平均值值为9.82 g·kg-1。发生过一次火烧的黑碳质量分数平均值为5.85 g·kg-1。说明重复火烧后森林土壤黑碳含量有所增加。 5、环境因子对森林土壤黑碳的分布特征的影响 海拔为150～200 m、200～250 m、250～300 m和300～350 m的火烧过的森林土壤黑碳质量分数三层的平均值分别为5.24 g·kg-1,6.80 g·kg-1,7.98 g·kg-1和4.34 g·kg-1;坡度为40～50°的发生过火烧的森林土壤黑碳质量分数是坡度为10～20°、20～30°和30～40°的发生过火烧的森林土壤的2～3倍;火烧后森林土壤黑碳质量分数在东南西北四个方向上分别为7.51 g·kg-1、5.55 g·kg-1、6.67 g·kg-1和6.77 g·kg-1,差异不大;火烧后森林土壤的上坡、中坡和下坡的黑碳质量分数分别为5.84 g·kg-1、6.46 g·kg-1和7.51 g·kg-1,依次增大。 6、火烧后森林土壤黑碳与各因子的相关性 森林土壤黑碳质量分数与火烧面积、火烧频率、火烧发生时间、样地海拔、样地坡度和样地坡向呈正相关关系,其中火烧频率和样地坡度达到显著相关关系,相关系数分别为0.36和0.39。土壤黑碳质量分数与样地坡位呈负相关关系,相关系数为-0.02。 7、森林土壤黑碳对森林土壤总有机碳贡献 在采集的所有土样中,火烧过的森林土壤在0～10 cm、10～20 cm和20～30 cm层黑碳的质量分数的平均值分别为9.57 g·kg-1、6.42 g·kg-1和3.97 g·kg-1,火烧后黑碳质量分数占土壤有机碳质量分数的比例0～10 cm、10～20 cm和20～30 cm层分别为37%、36%和29%;未发生过火烧的森林土壤在0～10 cm、10～20 cm和20～30 cm层的黑碳质量分数的平均值分别为5.64 g·kg-1、4.67 g·kg-1和2.92 g·kg-1,未火烧地黑碳质量分数占土壤有机碳质量分数的比例0～10 cm、10～20 cm和20～30 cm分别为39%、37%和33%。说明是否火烧对土壤黑碳质量分数占土壤有机碳质量分数的比例影响不大。