论文部分内容阅读
随着城市化进程的加速，城市用地在迅速扩张的同时也导致了绿地利用方式的改变，这种改变深刻影响了土壤理化性质。国内外对城市土壤的研究早期主要围绕着土壤肥力展开，探讨工业化背景下城市土壤养分及重金属污染状况。伴随着全球气候变化的加剧，城市土壤碳库研究被赋予了新的内涵，即与全球碳循环相联系，受到了广泛关注。当前对城市土壤碳库的研究主要集中在对城市土壤碳含量及其时间变化规律上，而系统的对城市土壤碳库特征及碳通量等方面的研究还不多见。因此，对城市土壤碳储量及影响因素的研究，对全面了解全球变化背景下土壤碳库变化具有积极意义。本文以合肥不同绿地类型（校园绿地、公园绿地、工厂绿地、道路绿地、居住区、近郊森林公园）、不同植被配置模式（乔草、灌草、乔灌草、草地）、不同功能区（老工业区、商业区、居民服务区等）土壤为研究对象，从城市土壤有机碳含量、土壤C:N比、土壤活性碳氮、土壤呼吸等方面对城市土壤碳库特征进行了系统研究，得到如下结果。0-30cm土层，城区各绿地土壤pH （H2O）均值为8.64，呈强碱性，近郊森林公园pH均值为6.48；城区内各绿地土壤容重、电导率均值分别为1.40g cm-3，154.98μS cm-1显著高于近郊森林公园(1.25g cm-3，8369μS.cm-1)；城区内各绿地土壤NH4+–N、NO3-–N、全磷含量分别为9.65mg kg-1、6.89mg kg-1、493.74mg kg-1均高于森林公园土壤对应养分含量（7.48mg kg-1、6.76mg kg-1、242.61mg kg-1）；城区各绿地土壤含水率均值为22.70%，低于森林公园土壤含水率（30.35%）。绿地类型、土层厚度、植被配置模式均对土壤有机碳含量影响显著（P<0.05），城区绿地土壤有机碳含量垂直变化较复杂，但整体上仍随土层深度的增加而递减。0-30cm土层，不同绿地类型土壤有机碳含量分别为森林公园（17.95g kg-1）>道路绿地（9.91g kg-1）>公园绿地（7.00g kg-1）>校园绿地（6.87g kg-1）>居住区绿地（5.70g kg-1）>工厂绿地（5.01g kg-1）；不同植被配置模式下土壤有机碳含量依次为乔草模式（15.43g kg-1）>灌草模式（7.48g kg-1）>乔灌草模式（7.32g kg-1）>草地（5.91g kg-1）。土壤有机碳含量在不同功能区中差异显著（P<0.05），呈现明显的环境梯度变化，老工业区、商业区、居民服务区、森林公园含量分别为6.67、8.58、6.31和17.95g kg-1；工业类型对土壤有机碳影响不显著（P>0.05），4种工业类型土壤有机碳含量依次为纺织业(6.47g kg-1)>制造业(5.15g kg-1)>居民服务业(4.27g kg-1)>化工工业(4.01g kg-1)。近郊森林公园土壤有机碳密度与城区内各绿地差异显著（P<0.05）；城区内道路绿地土壤有机碳密度与其它绿地差异显著（P<0.05）。城区内各绿地土壤有机碳密度变幅为0.20-4.27kg m-2，0-10cm、10-20cm、20-30cm土壤有机碳密度均值分别为1.13、0.93和0.87kg m-2，森林公园土壤有机碳密度变幅为1.07-3.40kg m-2，三土层含量分别为2.40、2.33和2.02kg m-2。不同功能区土壤有机碳密度差异显著（P<0.05），0-30cm土层，近郊森林公园、老商业区、老工业区、居民服务区土壤有机碳密度分别为2.22、1.14、0.94、0.90kg m-2。相关分析表明，土壤有机碳密度与NO3--N、全磷、含水率呈正相关；与pH （H2O）、容重呈负相关。土壤C:N比是衡量土壤养分转化、积累以及生产力稳定性的重要指标。0-30cm土层，城区内C:N比均值为10.6，与全国所有类型0-30cm土壤C:N比平均水平10.84接近；不同绿地类型土壤C:N比依次为公园（14.36）>校园（10.18）>居住区（9.38）>工厂（9.20）；相关分析表明，土壤C:N比与土壤有机碳、NO3--N、NH4+N、全磷呈显著正相关。绿地类型对土壤溶解性有机碳（DOC），微生物量碳（MBC）含量影响显著，城区各绿地土壤DOC，MBC含量低于近郊森林公园，且城区各绿地DOC，MBC含量垂直变化较复杂，但整体上仍随土层的增加而递减。DOC，MBC含量呈现明显的季节变化特征，且受林分影响明显。不同绿地类型土壤DOC含量依次为：森林公园绿地(44.28mg kg-1)>校园绿地(29.84mg kg-1)>公园绿地(28.39mg kg-1)>居住区绿地(26.82mg kg-1)>道路绿地(26.72mg kg-1)>工厂绿地(22.88mg kg-1)；不同配置模式土壤DOC平均含量依次为：乔草模式(43.13mg kg-1)>灌草模式(28.24mg kg-1)>草地(28.16mg kg-1)>乔灌草模式(26.05mg kg-1)；不同功能区DOC含量依次为森林公园(44.28mg kg-1)>居民服务区(32.96mg kg-1)>老工业区(27.36mg kg-1)>商业区(25.27mg kg-1)；土壤理化性质对DOC含量影响显著，DOC含量与溶解性有机氮（DON）、含水率、NH4+N呈显著正相关，与导电率、容重、pH （H2O）、pH（KCl）、全磷呈显著负相关。森林公园、公园绿地、道路绿地、校园绿地、居住区绿地、工厂绿地MBC含量依次为489.86、260.51、253.24、233.55、229.90、174.42mg kg-1；乔草模式、灌草模式、乔灌草模式、草地土壤MBC含量依次为440.71、244.72、241.00、180.15mg kg-1；功能区对土壤MBC含量影响显著（P<0.05），森林公园、商业区、居民服务区、老工业区含量依次为489.86、277.66、215.14、197.58mg kg-1。相关分析表明，MBC与MBN、DON、NO3--N、全磷、含水率呈显著正相关，与NH4+N、导电率、pH （H2O）、pH （KCl）、容重呈负相关。DOC/SOC值城区各绿地0-10cm、10-20cm、20-30cm土层均值分别为0.48%、0.59%、0.56%，高于近郊森林公园对应土层（0.30%、0.34%、0.20%）；不同绿地类型DOC/SOC值分别为居住区（0.63%）>校园（0.59%）>公园（0.56%）>工厂（0.53%）>道路（0.42%）>森林公园（0.28%）。MBC/SOC城区内各绿地三土层的均值（3.84%，3.49%，3.28%）均高于森林公园对应土层含量（2.74%，3.11%，2.55%）；不同绿地类型MBC/SOC值分别居住区（4.03%）>公园（3.83%）>工厂（3.66%）>学校（3.36%）>道路（2.98%）>森林公园（2.80%）。对居住区、公园、工厂、校园绿地土壤呼吸研究表明，月份对土壤呼吸影响显著（P<0.05），土壤呼吸7月开始增长，12月开始降低，最大值出现在2011年6月和8月（雨季）；居住区绿地土壤呼吸范围为0.72-2.39μmol m-2s-1，工厂绿地土壤呼吸范围为1.73-4.10μmol m-2s-1，公园绿地土壤呼吸范围为1.95-5.59μmol m-2s-1，校园绿地土壤呼吸范围为1.85-5.09μmol m-2s-10-5cm土壤温度随季节变化明显，未受降水影响时0-5cm土壤温度对土壤呼吸影响显著（P<0.05）；研究范围内，当土壤含水率在18%-25%时，含水率对土壤呼吸影响显著（P<0.05）。在2011年6月和8月降水旺季对土壤呼吸进行测定，结果表明土壤含水率对土壤呼吸影响显著（P<0.05），但此降水期间土壤温度对土壤呼吸影响不显著（P>0.05）；研究表明土壤呼吸与0-10cm土壤有机碳、NO3--N、全磷以及细跟含量呈正相关（P<0.05），与DOC呈负相关（P<0.05）；与10-20cm土壤全N，全磷含量呈正相关（P<0.05），与DOC呈负相关；与20-30cm土层细根含量呈正相关（P<0.05）。