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降水格局改变引起的土壤水分变化直接影响植物和土壤微生物对水分的利用,并间接影响陆地生态系统功能与过程,成为全球变化研究的重要问题之一。未来的气候变化可能进一步对营养匮乏的生态系统产生影响,特别是很多研究都强调土壤活性有机碳通过土壤养分矿化作用对调节植物生长起着重要作用。土壤活性有机碳作为土壤有机碳库的一部分,对外界环境变化较敏感,能够较早地预测土壤有机碳的变化过程。樟子松林(Pinussylvestrisvar.mongolica)是河北省塞罕坝机械林场的主要人工林类型之一。过去对樟子松人工林的研究大多关注植被生产力、林下土壤肥力和固沙能力等,而对这种营养匮乏的生态系统与气候变化之间的关系则鲜有研究。因此,本研究选择对气候变化敏感的森林草原交错区的樟子松人工林为研究对象,设置了降水控制实验,观察2007年生长季内樟子松人工林土壤活性有机碳的分布、动态变化以及对穿透雨增加30%和减少30%的响应状况。研究结果表明:
(1)土壤活性有机碳(微生物量碳、水溶性有机碳、硫酸钾溶解性有机碳)都随土壤深度的增加呈显著下降趋势;活性有机碳占总有机碳的比例也随土壤层次产生不同的分布,其中微生物商(微生物量碳/总有机碳)随土壤深度增加呈现显著下降趋势,而可溶性有机碳(水溶性有机碳和硫酸钾溶解性有机碳)/总有机碳的比值随土壤深度的增加没有明显的变化趋势。
(2)土壤活性有机碳与土壤总有机碳、土壤容重关系密切,说明土壤有机质含量以及土壤结构都是影响活性有机碳的重要因素。土壤微生物量碳与采样时的土壤含水量有较强的相关关系,但土壤可溶性有机碳却与土壤含水量不相关。
(3)穿透雨增加30%和减少30%的处理对土壤微生物量碳和微生物商没有显著影响,对土壤可溶性有机碳有显著的影响,穿透雨减少处理的可溶性有机碳较对照和穿透雨增加处理高。
(4)土壤活性有机碳的动态变化依穿透雨处理而有不同,其中穿透雨减少处理的土壤活性有机碳在生长季内的波动较穿透雨增加处理和对照大。土壤微生物量碳和微生物商的变幅分别为243.1~354.3mg·kg-1和1.43%~2.16%,土壤水溶性有机碳和硫酸钾溶解性有机碳的变幅分别为51.8~81.8mg·kg-1和67.2~90.8mg·kg-1。穿透雨减少处理的土壤微生物量碳和微生物商在生长季初期的5月较高,在生长季旺期7月较低,从7月到8月有升高的趋势,到生长季末期的9月再次下降。穿透雨减少处理的可溶性有机碳没有显著的动态变化,穿透雨增加和对照处理中的动态变化趋势基本一致,水溶性有机碳在9月低于5月和6月,而硫酸钾溶解性有机碳在9月低于8月。