岷江上游山地森林—干旱河谷交错带不同土地利用类型土壤有机碳

摘要

生态交错带(Ecotone)是全球气候变化的最敏感区域，对生态交错带不同土地利用类型土壤有机碳的研究，可为生态交错带土地利用和有效管理提供基础数据。岷江上游山地森林-干早河谷交错带作为典型的生态过渡区，在抑制干旱河谷上延和延伸亚高山森林生态系统的功能等方面具有十分重要的作用。本文按典型选样的方法，研究了岷江上游山地森林-干旱河谷交错带6种不同土地利用类型的土壤有机碳、微生物生物量碳、水溶性有机碳、易氧化态碳、土壤水分物理性质及它们之间的关系。研究结果表明：
　　 (1)6种土地利用类型土壤有机碳含量介于8.86±3.99gC·kg-1-17.52±7.77gC·kg-1之间，有机碳储量介于56.56±7.21tC.hm-2-104.15±4.84tC.hm-2之间，并均随土壤深度的增加而降低；有机碳含量及碳储量的大小顺序都表现为：天然川滇高山栎次生林＞灌木林地＞灌丛地＞经济林＞人工刺槐林＞农耕地；其中天然川演高山栎次生林土壤有机碳含量及有机碳储量显著高于其他5种土地利用类型(p＜0.05)。这表明，在岷江上游山地森林-干早河谷交错带不同土地利用类型中，森林土壤是最大的碳储存者。但由于人为干扰以及交错带生态系统的脆弱性及其叠加效应，导致岷江上游山地森林-干旱河谷交错带6种土地利用类型的土壤有机碳低于同区域（岷江上游米亚罗林区）土壤的平均有机碳。
　　 (2)6种土地利用类型土壤微生物生物量碳含量介于145.34±64.70mgc·kg-1-411.55±102.12mgc·kg-1之间，其大小顺序依次为：天然川滇高山栎次生林＞灌木林地＞灌丛地＞人工刺槐林＞经济林＞农耕地；天然川滇高山栎次生林的土壤微生物生物量碳含量高于灌木林地，显著高于其它4种土地利用类型(p＜0.05)；6种土地利用类型的土壤微生物生物量碳含量在0-40cm土层下降明显，随着土层的加深，土壤微生物生物量碳含量的降低幅度逐渐减小；6种土地利用类型的土壤微生物生物量碳占有机碳的比率都比较低，介于1.36％-2.35％之间，表明交错带内土壤有机碳有不断下降的趋势。
　　 (3)6种土地利用类型的土壤水溶性有机碳含量介于84.41±16.09mgc·kg-1-198.27±17.75mgc·kg-1之间，其大小顺序依次为：天然川滇高山栎次生林＞人工刺槐林＞灌木林地＞灌丛地＞经济林＞农耕地，且均随土层的加深而降低；天然川滇高山栎次生林的水溶性有机碳含量显著高于其它5种土地利用类型（p＜0.05）；6种土地利用类型的土壤水溶性有机碳占有机碳的比率介于0.82％-1.34％之间，以人工刺槐林最高，灌木林地最低；受交错带内土壤水分特异分布规律影响，6种土地利用类型土壤水溶性有机碳占有机碳的比率在20-40cm土层较高。
　　 (4)6种土地利用类型的土壤易氧化态碳含量介于0.90±0.26gc.kg-1-1.84±0.25 gc·kg-1之间，其大小顺序依次为：天然川滇高山栎次生林＞灌木林地＞灌丛地＞人工刺槐林＞经济林＞农耕地；天然川滇高山栎次生林的易氧化态含量高于灌木林地，显著高于其它4种土地利用类型(p＜o.05)；各土地利用类型的土壤易氧化态碳含量均随土层的加深而降低；6种土地利用类型的土壤易氧化态碳占有机碳的比率都比较高，介于7.77％-10.50％之间，表明交错带内土壤碳的活性大，容易转化。
　　 (5)6种土地利用类型的土壤有机碳、微生物生物量碳、水溶性有机碳和易氧化态碳与土壤容重均呈极显著负相关关系(p＜0.01)；受交错带自然条件和人为干扰的双重影响，6种土地利用类型的有机碳和活性有机碳与土壤含水量的相关性不同；6种土地利用类型的土壤有机碳和活性有机碳与土壤PH多呈负相关关系，且相关性不显著，但交错带内土壤PH值过高，在一定程度上不利于土壤有机碳和活性有机碳的积累。
　　 (6)农耕地转变为经济林和人工刺槐林后，土壤有机碳含量分别提高了36.73％和21.93％，有机碳储量分别提高了50.56％和25.13％，易氧化态碳含量增加了4.58％和7.53％，微生物生物量碳含量增加了13.16％和23.31％，水溶性有机碳增加的幅度较大，分别为27.28％和71.06％。这表明退耕地还林后土壤有机碳和活性有机碳都增加，但增加的程度与植被恢复的类型有关：同时土壤水溶性有机碳对土地利用变化更为敏感。

目录

文摘

英文文摘

前言

1 文献综述

1.1 土壤有机碳研究现状

1.1.1 土壤有机碳储量

1.1.2 不同土地利用类型土壤有机碳

1.1.3 不同土地利用类型土壤活性有机碳

1.2 山地森林-干旱河谷交错带不同土地利用类型土壤有机碳

1.3 土壤有机碳及活性有机碳与土壤水分物理性质的相关性

1.4 存在问题

1.5 研究目的和意义

2 研究区域概况与研究方法

2.1 研究区域概况

2.2 标准地设置和样品采集

2.3 样品分析方法

2.3.1 土壤有机碳测定

2.3.2 土壤易氧化态碳测定

2.3.3 土壤水溶性有机碳测定

2.3.4 土壤微生物生物量碳测定

2.4 数据处理

2.5 技术路线

3 结果与分析

3.1 不同土地利用类型土壤有机碳特征

3.1.1 土壤有机碳含量及垂直分布特征

3.1.2 土壤有机碳储量及垂直分布特征

3.1.3 土壤有机碳与土壤水分物理性质的相关性

3.2 不同土地利用类型土壤微生物生物量碳特征

3.2.1 土壤微生物生物量碳含量及垂直分布特征

3.2.2 土壤微生物生物量碳占有机碳的比率及空间分配特征

3.2.3 土壤微生物生物量碳与土壤水分物理性质的相关性

3.3 不同土地利用类型土壤水溶性有机碳特征

3.3.1 土壤水溶性有机碳含量及垂直分布特征

3.3.2 土壤水溶性有机碳占有机碳的比率及空间分配特征

3.3.3 土壤水溶性有机碳与土壤水分物理性质的相关性

3.4 不同土地利用类型土壤易氧化态碳特征

3.4.1 土壤易氧化态碳含量及垂直分布特征

3.4.2 土壤易氧化态碳占有机碳的比率及空间分配特征

3.4.3 土壤易氧化态碳与土壤水分物理性质的相关性

3.5 不同种类土壤活性有机碳之间的相关性

4 结论与讨论

4.1 岷江上游山地森林-干旱河谷交错带不同土地利用类型的土壤有机碳储量特征

4.2 岷江上游山地森林-干早河谷交错带不同土地利用类型下土壤活性有机碳特征

4.3 岷江上游山地森林-干旱河谷交错带不同土地利用类型土壤有机碳及活性有机碳与土壤水分物理性质的关系

4.4 植被恢复对岷江上游山地森林-干早河谷交错带土壤有机碳和活性有机碳的影响

4.5 几种碳组分之间的关系

5 进一步研究方向

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的学术论文：