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中亚热带不同退化程度林地土壤有机碳分解特征

中亚热带不同退化程度林地土壤有机碳分解特征

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作者：刘兆丹中南林业科技大学

学位级别：硕士

本研究在湘东山地丘陵区选取4种处于不同退化程度林地(檵木-南烛-满山红灌草丛、檵木-杉木-白栎灌木林、马尾松-石栎-櫃木针阔混交林和石栎-红淡比-青冈常绿阔叶林)为对象,于2016年4月(春季)、6月(夏季)、10月(秋季)按0-10cm、10-20 cm... 详细信息

本研究在湘东山地丘陵区选取4种处于不同退化程度林地(檵木-南烛-满山红灌草丛、檵木-杉木-白栎灌木林、马尾松-石栎-櫃木针阔混交林和石栎-红淡比-青冈常绿阔叶林)为对象,于2016年4月(春季)、6月(夏季)、10月(秋季)按0-10cm、10-20 cm、20-30 cm、30 cm以下分层采集土壤样品,采用室内37 ℃恒温培养49天,碱液吸收—酸滴定法,结合SAS 9.3统计软件,运用三库一级动力学模型,研究中亚热带不同退化林地土壤有机C库的分解特征、土壤有机C中的活性C库、缓效性碳库和惰性C库的大小及其周转时间,结合土壤养分特征,揭示不同退化林地土壤有机C库的形成机制及其稳定性,为中亚热带森林的恢复和重建,土壤有机C库管理提供科学依据。主要研究结果如下:(1)植被退化对土壤有机C含量及其碳密度影响显著,各土层有机C含量及其密度均随着植被退化呈下降趋势。不同林地各土层有机C含量的3个季节算术平均值在2.35-41.23g·kg-1,随土壤深度增加而下降,且0-10 cm 土层显著高于其他3个土层(P一致。地表凋落物层现存量、土壤理化性质对土壤有机C含量影响显著。(2)49天培养期内,各土层有机C日均矿化量(矿化速率)均存在明显的阶段特征,培养初期(0-13d),矿化量较大但不稳定,呈大幅度的下降;17d后,日均矿化量较低且相对稳定。不同退化林地对有机C矿化速率影响显著,在同一采样季节、同一培养时段同一土层有机C日均矿化量随着植被退化而下降;在季节变化上,同一林地同一培养时间同一土层有机C矿化速率表现为:秋季>春季>夏季。在垂直变化上,表土层有机C矿化速率显著高于其他3个土层(P>0.05),随土壤深度的增加而下降,且4种林地相邻土层之间的差异显著性而逐渐减弱。(3)4种不同退化林地土壤有机C矿化累积释放量随时间变化趋势基本一致,随着培养期的延长,前期积累量增幅较大,后期增长缓慢,最后达到稳定增长。植被退化对土壤有机C累积矿化量影响显著。4种林地3个季节同一土层有机C累积矿化量随着植被退化而下降。同一培养时间同一林地土壤有机C累积矿化量表现为:夏季显著低于春、秋季,且春、秋季累积矿化量相差不大。在垂直方向上,4种林地土壤有机C累积矿化量均随着土壤深度增加而下降,3个季节0-10 cm 土层有机C累积矿化量与其他3个土层差异显著(P一致。其中,活性C含量为0.02-0.24 g·kg-1,占其土壤总有机C的0.33%-0.88%,平均驻留时间为3.75-11.94 d。从常绿阔叶林退化到灌草丛,土壤活性C含量逐渐下降,但活性碳占其土壤总有机C的百分比差异不显著(P>0.05)。缓效性C含量为1.20-22.14 ***-1,占其土壤总有机碳的38.16%-72.81%,平均驻留时间为1.90-6.37a,除马尾松-石栎-檵木针阔混交林外,缓效性C含量占其土壤总有机C的百分比最高。惰性C含量为0.61-18.63 g·kg-1,占其土壤总有机C的26.58%-61.35%,平均驻留时间为574a。4种林地各土壤有机C组分均随土壤深度的增加而下降。土壤有机C各组分含量与土壤理化性质显著相关。

关键词：退化林地有机碳矿化三库一级动力学模型中亚热带地区分解速率活性有机碳惰性有机碳

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