不同树龄梨园土壤碳通量和有机碳储量分析

摘要

为探究梨园土壤有机碳和土壤呼吸对不同树龄的响应以及土壤碳循环的生态效益,通过测定豫东地区宁陵万亩梨园中6个树龄(3、5、10、22、53、89 a)梨园的土壤p H值、土壤呼吸速率、各土层(0~20、20~40、40~60 cm)土壤有机碳和各龄梨园土壤碳通量,分析梨园生态系统土壤有机碳储量的变化规律及其影响因素。结果表明,豫东地区梨园土壤有机碳含量随着树龄增加整体呈下降趋势,其中幼龄梨园(3、5 a)较壮龄梨园(10、22 a)和老龄梨园(53、89 a)分别高22.2%~37.8%和48.4%~75.4%;同一树龄土壤有机碳含量随着土层深度的增加逐渐降低,各龄梨园0~20、20~40、40~60 cm土层平均含量分别为8.10、5.92和4.44 g·kg^(-1);土壤有机碳总含量和密度均随着树龄的增加逐渐降低,其中3 a梨园各土层土壤有机碳平均含量和土壤有机碳总密度分别为4.55 g·kg^(-1)和3.86 kg·m^(-2),分别较其他各龄梨园高12.9%~75.4%和8.4%~57.6%;土壤p H值随着树龄的增加而降低,同一树龄梨园不同土层的土壤p H值普遍表现为上层土壤高于下层,且均呈弱碱性;各树龄梨园的土壤呼吸均呈单峰曲线变化趋势,具有明显的季节特征。相关性分析结果表明,土壤表面CO_2通量随着树龄的增加而降低,在736.65~1 055.98 g·m^(-2)·a^(-1)范围波动,且与土壤有机碳密度呈显著正相关。在梨园生态系统中,土壤呼吸速率变化季节特征明显。随着树龄的增加,土壤容重增加,土壤孔隙度降低。土壤表面CO_2年通量与土壤有机碳密度呈显著正相关,其中与0~60 cm土层平均土壤有机碳密度相关性最强;土壤有机碳总含量和密度均随着树龄的增加而降低。综上,应加大老龄梨园的有机营养供给,并适当更新老龄梨园。本研究为评估梨园生态系统的土壤碳汇功能和科学管理提供了理论依据。