【摘 要】
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为了明晰不同树种组成对土壤活性碳组分与碳储量的影响程度,本研究以江苏省宜兴市周铁镇立地条件和林龄相同的杨树(Populus euramericana)纯林、杨树女贞(Ligustrum lucidum)混交林及杨树石楠(Photinia serrulata)混交林3种林分类型为研究对象,测定了土壤活性碳组分含量、土壤碳储量在不同季节和不同土层(0~20 cm、20~40 cm和40~60cm)的变
【基金项目】
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国家重点研发计划“《长三角城市群关键生态景观重建修复技术与示范项目》(2016YFC0502703)”;
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为了明晰不同树种组成对土壤活性碳组分与碳储量的影响程度,本研究以江苏省宜兴市周铁镇立地条件和林龄相同的杨树(Populus euramericana)纯林、杨树女贞(Ligustrum lucidum)混交林及杨树石楠(Photinia serrulata)混交林3种林分类型为研究对象,测定了土壤活性碳组分含量、土壤碳储量在不同季节和不同土层(0~20 cm、20~40 cm和40~60cm)的变化,并结合土壤酶活性、理化性质等指标,解析了土壤活性碳组分与碳储量的影响因素,以期为森林生态系统碳储量及碳稳定性提升和杨树人工林的可持续经营提供科学依据。主要研究结果如下:(1)3种树种组成下土壤可溶性有机碳含量在30.21~124.70 mg·kg-1之间,表现为杨树女贞混交林>杨树纯林>杨树石楠混交林,季节变化为春季>夏季>秋季>冬季;易氧化有机碳含量在2.09~7.51g·kg-1之间,表现为杨树石楠混交林>杨树纯林>杨树女贞混交林,季节变化为春季>秋季>夏季>冬季;微生物量碳含量在435.24~999.49mg·kg-1之间,表现为杨树石楠混交林>杨树女贞混交林>杨树纯林,季节变化为秋季>夏季>春季>冬季。3种碳组分含量均随土层的增加呈下降趋势,表现出表聚性。与杨树纯林相比,两种混交林显著降低了0~20 cm土层夏季可溶性有机碳含量,显著降低了春季20~40 cm土层,秋季0~20 cm土层,冬季40~60 cm土层易氧化有机碳含量,显著增加了3个土层夏季可溶性有机碳和微生物量碳、秋季微生物量碳的含量。与杨树女贞混交林相比,杨树石楠混交林显著降低3个土层春季、秋季和冬季的可溶性有机碳含量,显著提高了0~20cm土层夏季和冬季易氧化有机碳含量,显著提高3个土层春季、夏季和冬季微生物量碳含量(P<0.05)。3种树种组成下,可溶性有机碳占有机碳比例在0.40~1.94%之间,表现为杨树女贞混交林>杨树纯林>杨树石楠混交林,季节变化表现为夏高冬低,易氧化有机碳和微生物量碳占比在19.31~87.87%和4.62~10.52%之间,表现为杨树纯林>杨树女贞混交林>杨树石楠混交林。与杨树纯林相比,两种混交林显著降低3个土层在春季、秋季和冬季个土层易氧化有机碳和微生物量碳占比。与杨树女贞混交林相比,杨树石楠混交林显著降低了3个土层,四个季节可溶性有机碳、易氧化有机碳和微生物量碳占比。(2)3种树种组成下土壤碳储量在106.81~416.76 t·hm-2之间,表现为杨树石楠混交林>杨树女贞混交林>杨树纯林。杨树纯林土壤碳储量季节变化为冬季>春季>秋季>夏季,杨树女贞混交林为秋季>春季>冬季>夏季,杨树石楠混交林表现为春季>秋季>夏季>冬季。与杨树纯林相比,杨树女贞混交林显著增加了20~40 cm土层春季和冬季,秋季3个土层的土壤储量;杨树石楠混交林显著增加了3个土层四个季节的土壤碳储量(P<0.0.5)。(3)3种树种组成下,土壤全氮、全磷、碳氮比、微生物量氮、硝态氮、pH和含水率分别在0.30~2.03g·kg-1、207.27~412.75mg·kg-1、7.74~12.67、3.95~12.06mg·kg-1、5.20~10.23mg·kg-1、5.30~6.93和19.05~26.03%之间;土壤蔗糖酶、脲酶和脱氢酶活性分别在2.26~6.97 mg·g-1·24h-1、2.44~10.27 mg·g-1·24h-1和40.78~168.50 mg·g-1·24h-1之间,凋落物碳含量在382.69~468.65 g·kg-1之间。与杨树纯林相比,杨树女贞混交林全氮、微生物量氮、含水率、蔗糖酶、脲酶、脱氢酶活性和凋落物碳含量提高了1.94%、11.24%、11.18%、1.36%、3.00%、22.73%、50.36%和2.92%,全磷、碳氮比、硝态氮、pH降低了3.67%、12.01%、11.87%和4.03%;杨树石楠混交林全氮、微生物量氮、蔗糖酶活性凋落物碳含量提高了72.61%、24.03%、7.80%和5.37%,全磷、碳氮比、硝态氮、pH、含水率、脲酶和脱氢酶降低了3.40%、17.68%、24.34%、21.19%、11.09%、0.27%、18.71%和7.97%。分析结果表明,土壤可溶性有机碳含量与脱氢酶活性、硝态氮含量、土壤含水率呈极显著正相关,土壤易氧化有机碳与脲酶活性和pH呈极显著负相关,与蔗糖酶活性呈显著正相关。土壤微生物量碳与土壤全氮、全磷和微生物量氮呈极显著正相关,与土壤碳氮比呈极显著负相关。凋落物层碳含量,土壤全氮、全磷、蔗糖酶活性是土壤碳储量变化的主要因子。综上,受酶活性、pH、凋落物碳含量等因素的影响,与杨树纯林相比,杨树女贞混交林与杨树石楠混交林提高了土壤碳储量,降低了土壤活性碳占比,土壤有机碳库稳定性提高。
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