土壤和气候因素对土壤有机碳平均周转时间的影响

摘要

研究不同气候条件下不同地区土壤有机碳平均周转时间的变异规律对于探讨未来气候变化情景下土壤有机碳的稳定性及空间变化具有重要意义.为研究不同气候条件下不同地点土壤有机碳平均周转时间的差异及其与土壤和气候因素的关系,采集南宁、常州、宿迁、牡丹江4个不同气候区11个样点的土壤,在当地年平均土壤湿度和25％土壤湿度下培养土壤,测定1年的累积土壤异养呼吸量、有机碳含量,进而估算土壤有机碳平均周转时间,并测定土壤pH、全氮、有效磷、速效钾含量.结果表明,不同气候区的土壤有机碳平均周转时间存在明显差异,具有最低年平均温度和年降水量的牡丹江土壤有机碳平均周转时间最大.在采样点年平均土壤湿度下培养土壤的有机碳平均周转时间变异范围为(18.60±3.90)—(74.73±10.47)a,在25％土壤湿度下培养土壤的有机碳平均周转时间变异范围为(13.40±1.61)—(83.54±19.28)a.在采样点土壤湿度培养土壤的有机碳平均周转时间变化主要与有机碳含量有关,而与年异养呼吸量无显著(P＞0.05)相关性;当土壤湿度提高到25％之后,土壤有机碳平均周转时间变化则受到土壤有机碳含量和年异养呼吸量的双向调节,且培养土壤的湿度提高到25％后,土壤有机碳平均周转时间显著(P＜0.05)增加.土壤有机碳平均周转时间随土壤全氮含量增加而增大(P＜0.05),随土壤速效磷含量增加而减小(P＜0.05).土壤有机碳平均周转时间与土壤pH和速效钾含量无显著回归关系(P＞0.05).基于土壤总氮含量(TN)、有效磷含量(SAP)、年平均温度(MAT)、年平均降水量(AP)的模拟方程[MTT=13.156e(0.667TN-0.005SAP+0019MAT-0.311AP)]可模拟采样地点土壤湿度下土壤有机碳平均周转时间(MTT)85.5％的变异,基于总氮含量(TN)、年平均温度(MAT)、年平均降水量(AP)的模拟方程[MTT=7.637e(0.906TN+0127MAT-2393AP)]可模拟25％土壤湿度下土壤有机碳平均周转时间82.6％的变异.该研究显示不同采样点土壤有机碳平均周转时间存在极显著(P＜0.001)差异,且这种差异主要与土壤和气候因素的差异有关.