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全球变化背景下,大气二氧化碳浓度持续升高,对植物生长具有促进作用,致使以凋落叶等形式输入到土壤中的碳量增加。增加的碳量能否最终沉积到土壤中并稳定的保存起来,是非常值得深入讨论的科学问题。本文通过选用荷木和海南红豆两种营养元素含量差异的凋落叶,建立地表单位面积凋落叶输入梯度(内径11cmPVC管分别放置0g,2g,4g,6g,8g凋落叶),研究地上部分碳输入变化对南亚热带主要森林类型—阔叶林、混交林及人工林土壤碳沉积潜力及沉积过程的影响。通过土壤有机碳含量测定探讨不同处理条件对土壤碳沉积的影响;通过凋落叶碳损失量、土壤呼吸、土壤可淋溶性碳(DOC)讨论不同处理对土壤碳沉积过程的影响;并以土壤微生物量碳(MBC)、磷脂脂肪酸分析(PLFAs)等微生物属性的相关测定对土壤微生物在碳沉积及过程中的机理进行讨论,并得出以下结论:
1)不同林型下土壤碳沉积模式不同:
阔叶林土壤有机碳含量以约630g/m2凋落叶输入量处理(约为自然凋落水平的1.79倍)为最大,土壤微生物的激发效应现象最为明显,土壤呼吸碳释放水平较低,土壤营养元素可得性高,相当部分土壤表层固定的碳能够通过淋溶作用进入更为稳定的土壤深层;
混交林土壤有机碳含量以约420g/m2凋落叶输入量处理(约为自然凋落水平的1.20倍)为最大,因土壤微生物作用,凋落叶碳损失主要通过土壤呼吸逸散,土壤可淋溶性碳最低,因此在同等处理下各土层土壤碳沉积量相对最低;
人工林土壤有机碳以约210g/m2凋落叶输入量处理(约为自然凋落水平的1.06倍)为最大,因人类活动对微生物活性的影响,凋落叶碳损失量相对最低,且土壤表层碳不易进入稳定的土壤深层。
2)通过土壤微生物量碳及磷脂脂肪酸(PLFAs)分析测定发现:土壤微生物在土壤碳沉积过程中发挥着重要作用,并在沉积过程中受各理化因子水平影响,激发效应是其中一种表现形式。
3)土壤微生物在土壤营养元素可得性的控制下,对碳能量元素及矿质营养元素的利用关系可能是土壤碳沉积及过程的作用机理。
4)在天然林管理及人工林建设等实际工作中,需注重密度管理、树种选取及土壤营养元素可得性的共同作用,才能使森林生态系统对全球变化发挥最大的碳汇效应。