大興安嶺高寒區(qū)重度火燒跡地土壤生境質(zhì)量及其演變.pdf

1、重度林火導(dǎo)致大面積森林資源遭受破壞，在造成經(jīng)濟(jì)損失的同時(shí)，對森林土壤的質(zhì)量也產(chǎn)生嚴(yán)重影響。本文以2010年大興安嶺特大火災(zāi)為研究背景，在3年的研究期內(nèi)，通過對森林土壤生境因子的調(diào)查和分析，深入研究了重度火燒基地土壤各生境因子、土壤生境質(zhì)量、土壤生境障礙的演變以及與植被恢復(fù)的關(guān)系，為恢復(fù)大興安嶺火燒跡地森林生態(tài)系統(tǒng)提供理論依據(jù)。具體的研究結(jié)果如下：
　　一、土壤生境因子及其演變:重度林火發(fā)生后，火燒跡地內(nèi)枯落物層被焚毀，在研究期內(nèi)未

2、得到恢復(fù);土壤午間均溫、土壤密度、代換性鹽基離子、土壤銨態(tài)氮、硝態(tài)氮、有效磷和土壤pH值顯著升高(ρ＜0.01)，分別比對照樣地高203％、22.5％、52.2％、482％、470％、232％、14.2％;土壤含水率、水穩(wěn)性團(tuán)聚體、土壤有機(jī)質(zhì)、土壤微生物量碳顯著下降(ρ＜0.01)，分別比對照樣地低33.60％、10.0％、23.6％、69.24％。經(jīng)過3年的恢復(fù)，土壤午間均溫、水穩(wěn)性團(tuán)聚體、土壤有機(jī)質(zhì)、代換性鹽基離子、土壤銨態(tài)氮、土壤

3、pH值逐年下降，分別下降了39.3％、41.6％、18.4％、22.1％、73.0％、7.59％，但仍顯著高于或低于對照樣地(ρ＜0.01);土壤含水率、土壤密度、硝態(tài)氮、土壤微生物量碳逐年上升，分別上升了32.90％、23.4％、74.4％、111％，但仍顯著高于或低于對照樣地(ρ＜0.01);土壤有效磷則先升后降，顯著高于對照樣地(ρ＜0.01)。
　　二、土壤生境質(zhì)量及其演變:(1)重度林火對土壤各生境因子植被支持力（隸屬度

4、值）均產(chǎn)生較大影響，其中，對土壤午間溫度、土壤水分、土壤銨態(tài)氮、水穩(wěn)性團(tuán)聚體、有機(jī)質(zhì)、微生物量碳等生境因子產(chǎn)生不利于植被生長繁殖的負(fù)影響，對地表枯落物層、代換性鹽基離子、硝態(tài)氮、有效磷、土壤pH值、土壤密度等生境因子產(chǎn)生有利于植被生長繁殖的正影響。經(jīng)過3年的恢復(fù)，土壤溫度、土壤水分、土壤銨態(tài)氮、微生物量碳等生境因子對植被生長繁殖的支持力逐漸恢復(fù)，但水穩(wěn)性團(tuán)聚體、有機(jī)質(zhì)等生境因子對植被生長繁殖的支持力則持續(xù)下降。(2)本研究應(yīng)用三種方法計(jì)

5、算土壤生境質(zhì)量指數(shù)(SQI)，評(píng)價(jià)結(jié)果顯示:無論哪種分析對象，三種評(píng)價(jià)結(jié)果都呈現(xiàn)相同的演變趨勢，即土壤生境質(zhì)量指數(shù)隨時(shí)間逐漸增高，植被支持力逐漸增強(qiáng)。相比SQI1、SQI2，SQI3計(jì)算結(jié)果更小，因?yàn)楦倪M(jìn)加權(quán)綜合法更加突出限制因子在評(píng)價(jià)中的極端作用。(3)在重度火燒跡地內(nèi)，午間溫度、土壤含水率、銨態(tài)氮、代換性鹽基和土壤微生物量碳等因子與當(dāng)年及后期植被恢復(fù)情況顯著相關(guān)(ρ＜0.05)或極顯著相關(guān)(ρ＜0.01)，對植被恢復(fù)有顯著的影響。土

6、壤密度、水穩(wěn)性團(tuán)聚體、土壤有機(jī)質(zhì)等因子并非所有年份對植被恢復(fù)類型有顯著相關(guān)性，但總體上與植被恢復(fù)仍有較大影響。(4)在重度火燒跡地內(nèi)，土壤生境質(zhì)量指數(shù)與植被恢復(fù)狀況的關(guān)系均具有顯著相關(guān)性，其中與喬木為實(shí)生的植被恢復(fù)狀況相關(guān)系數(shù)最大，表明土壤生境質(zhì)量對植被恢復(fù)具有非常積極的促進(jìn)作用，尤其對喬木為實(shí)生的植被恢復(fù)具有更好的促進(jìn)效果。
　　三、土壤生境障礙及其演變:(1)在自然狀態(tài)下，枯落物厚度、中等酸度構(gòu)成了重要的障礙性因子，影響了植被

7、的更新、生長和維持。在火燒跡地內(nèi)，火燒后的土壤溫度、土壤含水率成為最重要的障礙性因子，嚴(yán)重影響了在火燒跡地內(nèi)植被的更新、生長和維持;銨態(tài)氮的毒害作用也有顯現(xiàn)，但對植被影響較小。(2)本研究采用兩種方法計(jì)算土壤生境障礙指數(shù)(SOI)，評(píng)價(jià)結(jié)果顯示:無論哪種評(píng)價(jià)方法，SOI1、SOI2兩種評(píng)價(jià)結(jié)果都呈現(xiàn)相同的演變趨勢，即土壤生境障礙指數(shù)隨時(shí)間逐漸增高，到2013年，火燒跡地生境障礙指數(shù)顯著高于對照樣地，對植被生長繁殖的障礙性降低。相比SOI

8、1，SOI2計(jì)算結(jié)果更小，因?yàn)榛谧畲笙拗埔蜃盈B加指數(shù)法更加突出最大限制因子在評(píng)價(jià)中的極端作用。(3)在重度火燒跡地內(nèi)，植被恢復(fù)情況與植被更新障礙和酸性障礙沒有顯著關(guān)聯(lián)性(ρ＞0.05)，對植被的恢復(fù)影響較小。植被恢復(fù)情況與當(dāng)年的高溫障礙、干旱障礙和銨態(tài)氮毒害障礙因子顯著相關(guān)(ρ＜0.05)或極顯著相關(guān)(ρ＜0.01)，表明植被在恢復(fù)過程中與高溫障礙、干旱障礙和銨態(tài)氮毒害作用影響較大。(4)在重度火燒跡地內(nèi)，SOI1和SOI2均與當(dāng)年植