论文部分内容阅读
林火是驱动森林生态系统结构功能演变的重要自然干扰。林火导致了大量未完全燃烧的植物残体—生物炭输入到土壤中,改变了土壤理化性质与养分循环,进而影响火后群落更新和演替。白桦(Betula platyphylla)和兴安落叶松(Larix gmelinii)作为大兴安岭地区北方针叶林火后演替更新主要建群乔木树种,其种群动态对土壤中生物炭的响应对北方针叶林演替进程具有重要意义。本文通过设置室内盆栽实验,研究不同类型(炭化温度和材料来源)生物炭对土壤理化特性以及白桦和兴安落叶松种子萌发、幼苗生长的影响。主要结论如下:(1)炭化温度对生物炭的理化特性影响显著,进而导致土壤理化特性对生物炭添加的响应存在差异。较高炭化温度(600℃)产生的生物炭p H值显著高于较低炭化温度(350℃)产生的生物炭p H值。生物炭C、N、P含量因材料性质不同,对不同炭化温度的响应也存在明显差异。高炭化温度的兴安落叶松干炭全C含量高于低炭化温度,全N、全P含量低于低炭化温度。高炭化温度的兴安落叶松叶炭和苔藓炭全C含量低于低炭化温度,全N、全P含量高于低炭化温度。生物炭输入到土壤中,对土壤的p H无显著改变,但增大了土壤的最大持水率。较高炭化温度(600℃)的生物炭,添加量越高,土壤水分散失越快。较低炭化温度(350℃)的兴安落叶松干炭和兴安落叶松叶炭可以增加土壤的持水力,但对土壤水分散失速率没有影响。生物炭可以提高土壤的全C、全N和全P含量,其中兴安落叶松叶炭表现最明显。(2)生物炭输入到土壤中,导致土壤理化性质发生改变,进而影响种子萌发。生物炭对白桦种子萌发存在促进作用。白桦种子萌发对不同炭化温度生物炭的响应存在明显差异。较低炭化温度(350℃)产生的生物炭在高添加量时才对白桦种子萌发起到促进作用,且苔藓炭对白桦种子萌发的促进作用最明显。较高炭化温度(600℃)产生的生物炭,在低添加量时,对白桦种子萌发为促进作用,高添加量时对白桦种子萌发没有显著性影响。由生物炭添加导致的土壤持水能力增加,促进了白桦种子萌发,但抑制了兴安落叶松种子萌发。(3)生物炭会促进植物生长。白桦和兴安落叶松幼苗生长对生物炭炭化温度、来源和添加量的响应存在显著差异。较高炭化温度(600℃)产生的生物炭,在低添加量时会促进白桦幼苗叶片生长,兴安落叶松叶炭促进作用最大;在一定添加量时兴安落叶松干炭会促进白桦幼苗根的生长,但会减弱叶片光合作用、兴安落叶松叶炭和苔藓炭促进白桦幼苗叶片光合作用;在高添加量时会促进白桦茎的生长,兴安落叶松叶炭促进作用最大。较低炭化温度(350℃)产生的生物炭,会促进白桦幼苗叶片的生长,在适量添加时,会促进幼苗茎的生长;高添加量时,会促进白桦幼苗根的生长。生物炭可以增加植物幼苗的全C含量,对全N、全P含量并没有显著影响。