退耕地土壤有機碳庫特征及碳周轉(zhuǎn)相關(guān)因子對植被恢復(fù)模式的響應(yīng).pdf

1、土壤有機碳作為陸地碳庫的主要部分，在全球碳循環(huán)中起著重要作用。在全球變化的背景下，如何管理陸地生態(tài)系統(tǒng)，以保持原有碳儲量，并盡可能沉積更多的大氣碳是當(dāng)前面臨的新挑戰(zhàn)。目前，碳積累機制的研究已引起了廣泛關(guān)注。 SOC的吸存和動態(tài)與土地利用活動緊密相關(guān)，通常認(rèn)為森林破壞導(dǎo)致SOC流失，森林重建增加土壤碳匯。其實，植被變化過程中SOC的變化方向和數(shù)量大小不僅僅取決于變化前后植被類型，還主要與土地利用的歷史，現(xiàn)狀及管理強度有關(guān)。中國西南

2、地區(qū)是全國第二大林區(qū)，和東北地區(qū)一樣，該區(qū)有機質(zhì)分解緩慢有利于碳儲存，因此對全球碳循環(huán)具有重要貢獻(xiàn)。近年來，在森林植被恢復(fù)過程中，營造了大量人工林，由于所種植的樹種單一，導(dǎo)致土壤營養(yǎng)流失，既不利于森林的生長和更新，也不利于土壤碳吸存。另外，西南地區(qū)人口眾多，經(jīng)濟不發(fā)達(dá)。農(nóng)業(yè)用地的減少，無疑給居民的生活增加了壓力。因此，本文以農(nóng)田為對照，研究幾種具有不同經(jīng)濟價值的人工林模式(苦竹、苦竹+光皮樺木、光皮樺木、牛鞭草)的土壤碳匯特征，分析土壤

3、碳匯能力、周轉(zhuǎn)過程與機理，這對土壤碳管理和當(dāng)?shù)亟?jīng)濟發(fā)展具有現(xiàn)實意義。結(jié)果表明，造林5年后： 1．新營造的幾種植被模式的碳含量都低于農(nóng)田，導(dǎo)致了土壤碳的流失。符合造林初期土壤碳下降的規(guī)律。各植被類型SOC隨土層深度的增加而降低，和已有研究結(jié)果相符，但幾種植被類型對SOC隨剖面深度分布特征的影響顯著不同(P<0.05)。植被類型對不同土層深度SOC含量季節(jié)動態(tài)影響不同。在0-20cm土層，4種新營造植被類型SOC含量季節(jié)波動較大，年

4、內(nèi)有兩個高峰，但在20-40cm土層，苦竹、牛鞭草SOC含量幾乎不受季節(jié)變化影響，而苦竹+光皮樺木20-40cm和0-20cm剖面層SoC含量的季節(jié)動態(tài)極為相似。 2．農(nóng)田造林后ROC含量的下降，同時，隨土層加深土壤ROC含量也減小。但在0-10cm土層，退耕地上所建4種植被類型的土壤ROC含量沒有顯著差別。相關(guān)分析表明，ROC含量和SOC具有正相關(guān)性，可能是SOC總量的減少造成了RoC含量下降。溫度可能是影響ROC季節(jié)動態(tài)的主

5、要環(huán)境因子之一。3月至9月，0．20cm土層ROC含量上升趨勢和逐漸上升的大氣溫度極為吻合。在各土層，ROC年際間有三個峰值，估計受降水影響，土壤深層ROC含量的季節(jié)波動可能與降水的淋溶作用有關(guān)。 3．農(nóng)田造林后POCp含量的下降。隨土層變深，POCp都減小，和SOC土壤剖面分布特征一致。各土層POCs受季節(jié)影響波動明顯，年內(nèi)有一大一小兩個峰值，可能由PSR.的季節(jié)變化所引起。POCp在10-30cm各層幾乎不受季節(jié)影響，0-1

6、0cm剖面層受季節(jié)因素影響較明顯，同SOC變化趨勢相似。 4.造林后土壤N含量下降。牛鞭草草地土壤N含量最低。土壤表層(0-20cm)N含量季節(jié)變化明顯。三月至七月下旬土壤N逐漸下降， 7-9月為全年土壤N迅速積累期。秋季土壤N含量維持在一個較高水平。 5.農(nóng)田退耕造成了PNp下降。各植被類型PNp、PNs含量都隨土層深度增加而下降，剖面方向上，PNs降低的主要是由PNp降低導(dǎo)致的。PNp、PNs和PSR季節(jié)變化趨勢相似

7、，在6月下旬和10月下旬各有一大一小兩個峰值。 6.農(nóng)田造林后，土壤δ<'13>C的變化與造林類型有關(guān)。一般認(rèn)為土壤有機碳δ<'13>C值隨土層深度而增加，本研究的結(jié)果基本支持了這一結(jié)論。各植被類型顆粒土δ<'13>C值低于原土，在各剖面層都具有這個規(guī)律，因此顆粒土含有更多輕碳，這支持了新增有機碳傾向于集中在粗團聚體的結(jié)果。 7.農(nóng)田脲酶活性要高于各植被類型。土層深度對脲酶活性有極顯著影響(P<0.01)，4種植被類型脲

8、酶活性都隨土層而降低。各植被類型脲酶活性季節(jié)變化趨勢較為一致，在6月下旬和9月下旬各有一個高峰，而8月下旬和10月下旬分別出現(xiàn)兩個活性較低的階段。從曲線變化趨勢來看，從4月至12月初，脲酶活性總體呈上升趨勢。11月末12月初應(yīng)有個高峰，1-3月份出現(xiàn)全年最低值。 8.農(nóng)田和牛鞭草草地pH值差異不顯著，其余各植被類型間則差異顯著。各植被類型pH值都隨土層加深而增加(P<0.05)。但植被類型不同，pH值的剖面分布也顯著不同，兩者間