連作楊樹人工林土壤有機碳儲量與碳循環(huán)過程研究.pdf

1、楊樹是我國最重要的速生豐產(chǎn)樹種，在緩解木材供需矛盾中發(fā)揮了重要的作用。然而在栽植面積快速增長的同時，楊樹連作現(xiàn)象也越發(fā)普遍。連作會導致人工林地土壤養(yǎng)分有效性降低、微生物群落結(jié)構(gòu)失衡，并加劇土壤的自毒效應，進而引起林分生產(chǎn)力下降，嚴重制約人工林的可持續(xù)發(fā)展。然而楊樹連作是否會影響土壤碳儲量與碳循環(huán)過程，目前尚不清楚。基于此，本研究以大汶河沿岸沙地不同連作代數(shù)（一代林、二代林和三代林）I-107楊樹人工林生態(tài)系統(tǒng)為研究對象，采用空間代替時間

2、的研究方法，從土壤碳含量和碳儲量、土壤酶活性、凋落物分解以及土壤呼吸及其組分等方面探討連作楊樹人工林的土壤碳過程，重點闡明土壤碳循環(huán)過程的影響因子，揭示連作對楊樹人工林土壤碳循環(huán)的影響機制。本研究從土壤碳循環(huán)角度探究楊樹人工林的連作效應。研究成果可為全面探究楊樹人工林碳固持和連作障礙提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，同時為楊樹人工林地力維持和可持續(xù)經(jīng)營提供科學依據(jù)。主要研究結(jié)論如下：
　?。?）三種不同連作代數(shù)楊樹人工林生態(tài)系統(tǒng)土壤有機碳含量和微生物

3、量碳含量在0~100cm土壤深度內(nèi)隨土層的加深而減少，楊樹人工林連作使土壤上層（0~40cm）的有機碳含量和微生物量碳含量顯著減少，而對深層土壤（60~100cm）無顯著影響。連作會導致土壤理化性質(zhì)和養(yǎng)分含量下降，造成林地養(yǎng)分虧缺。
　　楊樹人工林種植提高了土壤脲酶、過氧化氫酶以及β-葡萄糖苷酶活性，楊樹人工林連作則降低了土壤蔗糖酶、脲酶以及β-葡萄糖苷酶活性，反而提高了過氧化氫酶活性。
　?。?）楊樹人工林連作同時降低了凋

4、落葉和細根的分解速率。凋落葉和細根在1a內(nèi)的分解速率均呈現(xiàn)出明顯慢-快-慢的階段性特征。楊樹細根的分解速率快于凋落葉，其達到95％的分解率分別大致需要3.3a和4.06a；土壤有機碳含量、土壤微生物量碳含量以及土壤β-葡萄糖苷酶活性顯著影響兩種類型凋落物的分解速率。
　?。?）三種林分RS、RA和RH的日變化和月變化均呈現(xiàn)出明顯的單峰格局；RA平均貢獻率為40.04%，且存在季節(jié)差異；土壤呼吸速率及其各組分與5cm處土壤溫度存在顯

5、著的指數(shù)關(guān)系，與土壤含水量之間沒有相關(guān)性，同時包含土壤溫濕度的冪-指數(shù)模型能夠更好地表示土壤呼吸速率與土壤溫濕度的關(guān)系，RA的溫度敏感性(Q10)大于RH；連作抑制了楊樹人工林的RS和RH，連作過后土壤理化性質(zhì)和微生物生物量的下降是導致其土壤呼吸速率差異的主要原因。
　?。?）三種林分土壤SOCR和MBCR均隨連作代數(shù)的增加而減小。連作條件下，三種林分土壤生態(tài)系統(tǒng)均表現(xiàn)為“碳匯”，楊樹人工林連作不利于土壤有機碳的積累和碳貯存。