武夷山不同海拔植被土壤团聚体有机碳的空间变化

【摘要】：山地原始成熟森林作为全球碳汇的重要组成部分，因其脆弱性得到了广泛关注。森林土壤作为重要碳库对缓解全球变暖起着重要作用。活性碳作为森林土壤碳的活跃成分，是反映土壤碳库变化的敏感指标。土壤结构调节土壤的温度，湿度和微生物活动而影响土壤有机碳的分解和储存。我们研究了不同海拔常绿阔叶林（EBF），针叶林（CF），矮林（DF）和草甸（AM）土壤中不同团聚体中的土壤有机碳（SOC），热水溶性有机碳（HWOC），矿质营养元素钙（Ca）、镁（Mg）、钾（K）、铁（Fe）、钠（Na）、磷（P）和微生物群落代谢图谱（CLPP）等的空间和时间变化规律及其与土壤温度，土壤湿度等的关系，并分析了不同海拔土壤团聚体中的有机碳分布差异性的原因。结果表明： （1）随着海拔升高，土壤中大团聚体的比例增加，MWD值升高。不同团聚体中的SOC和HWOC也随之增加。SOC在不同植被土壤团聚体中的顺序不同。在EBF，SOC的顺序是粘砂粒微团聚体大团聚体；在AM，SOC的顺序是大团聚体微团聚体粘砂粒。HWOC在不同植被土壤0-10cm的基本规律是大团聚体微团聚体粘砂粒，在10-25cm, HWOC在不同植被的顺序不同，AM的顺序是微团聚体大团聚体粘砂粒，DF的顺序则是粘砂粒大团聚体微团聚体。团聚体中的热水溶性有机碳和总有机碳有很强的相关性。 （2）随着海拔升高，不同团聚体内的矿质营养元素出现了不同的变化趋势，但都表现为从大团聚体到微团聚体，矿质营养元素含量减少，从微团聚体到粘砂粒，矿质营养元素含量增加。只有Mg和P与团聚体中的HWOC和SOC有显著相关性。针叶林表现出了缺P现象，导致其有机碳随海拔增加的速度降低。路径分析显示矿质营养元素主要影响微团聚体和粘砂粒中SOC的变化,路径系数分别是0.35和0.46,和HWOC能解释相应团聚体中SOC最少94%的变异。 （3）HWOC和不同土层C/N比的变化显示出根对土壤不同团聚体中HWOC动态的影响。路径分析显示根对大团聚体，微团聚体和粘砂粒中HWOC的路径系数分别是0.61,0.38和0.50，并且和总氮能解释相应团聚体中HWOC最少90%的变异。 （4）CLPP显示仅土壤微生物多样性和HWOC有相关性，但因子分析和聚类分析显示不同海拔植被下不同土壤团聚体中碳的组成成分有所差异。 （5）随海拔升高，大团聚体中储存的SOC增加，但是大团聚的不稳定性导致其储存的碳对外界变化敏感。随全球变暖，增加了其被释放的可能性从而使森林土壤储碳能力下降，甚至加剧全球变暖。