宽坝林区三种森林类型土壤碳形态比较研究

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土壤活性有机质作为有机碳库中的活跃库对土壤有机碳的变化较非活性有机质敏感得多,与土壤性质的关系也比总有机质密切,且对目前温室气体排放有更大的贡献,对气候变化的响应更为敏感。可在总有机碳变化之前反映土壤的微小变化,又直接参与土壤生物化学转化过程,同时也是土壤微生物活动的能源和土壤养分的驱动力,因此,活性有机质作为土壤潜在生产力和由土壤管理措施变化所引起的土壤有机质变化的早期预测指标引起了科技工作者的极大关注。运用物理分离方法获得土壤不同物理组分有助于区分基于周转时间的有机质动态,并己成为研究土壤有机质质量和动态的有效方法,土壤非保护性碳库作为土壤有机碳库中的慢变库,是土壤重要的养分来源,对于土地利用变化较总有机碳更为敏感,可以作为土壤碳库变化的敏感性指标。了解土地经营措施是如何影响这些有机质组分的保持或损失,以及如何影响这些有机质组分的养分循环有助于为农田和林地土壤的可持续经营提供重要的科学依据。宽坝林区位于四川盆地西北缘,处于四川盆地向青藏高原东南缘过渡的地带,在盆周山地具有一定的代表性和典型性。本文通过运用化学氧化方法和土壤物理组分分离技术分别获得表征土壤活跃库的易氧化有机碳和表征土壤慢变库的颗粒有机碳和轻组有机碳(非保护性有机碳),对宽坝林区原生山地常绿阔叶林、次生林和杉木人工林土壤有机碳库中的活性组分及非保护性组分进行研究,目的在于弄清天然林土壤活跃库、慢变库含量及分配比例与人工林之间的差异,为四川盆周山区森林土壤碳库的估算及揭示人类经营活动对森林土壤碳吸存能力的影响提供基础数据和科学依据。研究表明:1)土壤0~100cm总有机碳含量分别是:31.03g/kg(CF),30.56 g/kg(SF),43.73g/kg(OF)。0~50cm全氮含量分别是:1.81g/kg(CF),1.73g/kg(SF),2.32g/kg(OF)。土壤总有机碳、全氮及碳氮比均随土层深度增加而降低。2)0~100cm土层易氧化性有机碳含量分别是:11.15g/kg(CF),6.72g/kg(SF),8.83g/kg(OF),其占总有机碳的比例分别是:35.50%(CF),21.12%(SF),22.21%(OF)。土壤易氧化性有机碳含量及其占总有机碳的比例均随土层深度增加而降低。杉木人工林土壤碳库活度、碳库活度指数及碳库管理指数均高于常绿阔叶林和次生林,意味着杉木人工林土壤有机碳对于未来气候变化的影响更加敏感。3)0~50cm土层轻组有机碳含量分别是:3.23 g/kg(CF),4.96 g/kg(SF),8.75g/kg(OF),轻组有机碳占土壤总有机碳的比例分别是:7.95%(CF),11.71%(SF),13.25%(OF)。0~50cm土层轻组氮含量分别是:0.38 g/kg(CF),0.26g/kg(SF),0.63g/kg(OF),轻组氮占全氮的比例则是:18.89%(CF),14.25%(SF),24.95%(OF)。轻组组分碳氮比SF显著高于CF(P<0.01)和OF(P<0.05)。土壤轻组有机碳、氮及碳氮比随土层深度增加而降低。次生林和杉木人工林均存在不同程度上的轻组有机碳和轻组氮的损失。杉木人工林土壤各层尤其是表层土壤轻组组分碳氮比低于天然林表明其轻组组分更易遭分解而导致轻组有机碳的损失。4)0~100cm土层颗粒有机碳含量分别是:4.18g/kg(CF),5.52g/kg(SF),8.50g/kg(OF),颗粒有机碳占总有机碳的比例分别是:13.58%(CF),13.63%(SF),14.55%(OF),杉木人工林颗粒有机碳占总有机碳的比例从30~50cm土层开始高于次生林和常绿阔叶林。0~50cm土层颗粒氮含量分别是:0.17 g/kg(CF),0.19 g/kg(SF),0.24 g/kg(OF),颗粒氮占全氮的比例分别是:9.6%(CF),10.13%(SF),9.34%(OF),杉木人工林颗粒氮占全氮的比例从10~20cm土层开始高于次生林和常绿阔叶林。0~50cm土层颗粒组分碳氮比OF显著高于CF和SF(P<0.05)。土壤颗粒有机碳、氮及碳氮比也随土层深度增加而降低。次生林和杉木人工林土壤颗粒有机碳、氮存在不同程度上损失的同时,杉木人工林土壤颗粒有机碳占总有机碳的比例和颗粒氮占全氮的比例有增加的趋势。次生林和杉木人工林尤其是表层土壤颗粒组分碳氮比低于常绿阔叶林表明其颗粒组分更易遭分解而导致颗粒有机碳的损失。5)土壤总有机碳、全氮与土壤易氧化性有机碳、颗粒有机碳、轻组有机碳、颗粒组分氮、轻组组分氮均呈显著相关(P<0.01),土壤易氧化性有机碳与土壤颗粒有机碳、轻组有机碳也呈显著相关(P<0.01)。土壤易氧化有机碳和不同物理组分有机碳、氮作为土壤总有机碳或全氮的一部分,将在一定程度上影响土壤总有机碳和全氮的变化。
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