探究加热对松、桦林酸性砂土特性影响:植被差异下的土壤变化

【字体: 时间:2025年03月04日 来源:Biologia 1.4

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  为探究加热温度对土壤有机碳含量(SOC)等的影响,研究人员开展相关研究,发现土壤特性差异主要源于植被。

  在地球的生态舞台上,森林火灾正逐渐成为一个不可忽视的 “主角”。随着全球气候变暖的加剧,森林火灾的发生频率、强度和规模都在不断攀升。森林火灾不仅会直接破坏植被,还会对土壤产生深远的影响。土壤,作为植物生长的 “根基”,其有机碳含量(SOC)、酸碱度(pH)以及斥水性(SWR)等特性的改变,会进一步影响整个生态系统的平衡和稳定。例如,火灾产生的高温会使土壤中的有机物质燃烧分解,改变土壤的碳储存;同时,可能会改变土壤的酸碱环境,影响植物根系的生长和养分吸收;土壤斥水性的变化则会影响水分在土壤中的渗透和分布,进而影响植物的水分供应。
为了深入了解这些变化背后的机制,来自斯洛伐克科学院水文研究所、景观生态研究所以及斯洛伐克农业大学农业化学与土壤科学系的研究人员,包括?ubomír Lichner、Peter ?urda 等,针对松、桦林酸性砂土展开了一项研究。该研究成果发表在《Biologia》上。

研究人员主要采用了以下关键技术方法:首先是土壤采样,在斯洛伐克西南部 Borská ní?ina 低地的 Sekule 村选取松树林和桦树林两个研究地点,从土壤表层(0 - 5cm)采集样本;接着进行土壤加热实验,将土壤样本在马弗炉中加热至 50 - 900°C(间隔 50°C)并保持 20 分钟;然后测定土壤的各项属性,如用筛分和沉降法测定颗粒大小分布,依据相关标准测定 pH、SOC 等,通过水滴穿透时间(WDPT)测试和静滴法分别评估土壤斥水性的持续性和严重性;最后利用 t 检验和线性回归进行统计分析。

加热对土壤有机碳含量(SOC)的影响


研究发现,加热前松树林土壤的 SOC 含量低于桦树林土壤。在几乎所有加热温度下,桦树林土壤较高的初始 SOC 含量使其在加热后仍保持较高的 SOC。随着加热温度的升高,松、桦林土壤中的 SOC 含量均下降,但在 900°C 加热后,桦树林土壤的残余 SOC 含量仍较高。

加热对土壤 pH 的影响


自然条件下,松树林土壤 pH 高于桦树林土壤,且在所有加热温度下,松树林土壤的 pH 依然更高。两种土壤的 pH 在 250 - 650°C 范围内升高,之后保持稳定。研究还建立了描述烧后桦树林和松树林土壤 pH 关系的回归模型,表明两者存在强相关性。

加热对土壤斥水性(SWR)的影响


从 WDPT 来看,松树林土壤初始 SWR 的持续性高于桦树林土壤。加热后,松树林土壤 WDPT 从初始温度就开始增加,桦树林土壤则从 150°C 才有更显著的增加。在 200 - 300°C 间,桦树林土壤 WDPT 在部分温度下高于松树林土壤,350°C 时桦树林土壤、400°C 时松树林土壤的 SWR 消失。从 CA 来看,加热前两种土壤的 SWR 严重性差异不大,但加热后在所有温度下,桦树林土壤的 CA 均高于松树林土壤。两种土壤的 CA 在 20 - 300°C 升高,之后下降,且 900°C 加热后桦树林土壤的 CA 仍大于 0°。

研究结论和讨论部分指出,该研究证实了火灾后土壤特性的差异主要源于植被的不同。桦树林土壤较高的初始 SOC 含量使其在多数加热温度下 SOC 更高;松树林土壤较高的初始 pH 使其在所有加热温度下 pH 更高;松树林土壤较高的初始 WDPT 使其在多数加热温度下 WDPT 更高;加热后桦树林土壤的 CA 始终高于松树林土壤。此外,研究还发现,虽然 WDPT 和 CA 代表 SWR 的不同特性,但它们在加热后的表现差异较大,这表明两者虽有一定联系但并不完全相关。

这项研究为深入理解森林火灾对土壤特性的影响提供了重要依据,有助于进一步认识森林生态系统在火灾干扰后的变化规律,为森林资源管理、生态修复以及应对气候变化等方面提供了有价值的参考,在生态保护和土地管理等领域具有重要意义。
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