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实验室培养下中国亚热带和温带土壤有机碳分解特征的研究

李海鹰  
【摘要】: 在全球碳循环中,与人类活动关系最密切的是陆地生态系统碳循环。土壤有机碳的积累和分解速率决定着土壤碳库储量。土壤有机碳的微小变动可导致大气二氧化碳浓度较大变化。本论文通过研究我国亚热带和温带不同地区土壤有机碳的分解变化特征,绘制出我国亚热带和温带主要土壤类型有机碳分解速率曲线,应用统计手段对有机碳累积损失量进行方程拟合并对参数进行分析。 本研究根据不同的气候带分别在贵州省黎平县,江西省余江县,江苏省南京市,吉林省长白山,甘肃省祁连山,内蒙古额济纳旗采集土壤样品。根据不同的土壤类型、植被类型、土地利用方式和海拔,在这六个地方共采集土壤样品66个,在实验室条件下进行100天培养。 结果表明:不同地区不同植被下土壤有机碳分解速率呈现相同的变化规律,前期分解速度快,后期速度变慢。湿润亚热带地区森林土壤有机碳分解速率最大值出现在培养初期的一周内,其顺序:针阔混交林红壤>茅草黄壤>灌木林黄壤>常绿阔叶林黄壤>油茶红壤,同一植被下黄壤有机碳分解速率大于红壤,南京混交林黄棕壤>余江杉木(32年)红壤>余江常绿阔叶林红壤。亚热带农田土壤中,水稻土受地下水升降的影响,有机碳分解速率顺序:潴育黄泥田>潜育黄泥田>淹育黄泥田;旱地土壤有机碳分解速率曲线依次为:南京菜园土>余江红壤>余江潮土。农田土壤在不同水分条件下有机碳分解情况是低水分不利于菜园土和水稻土有机碳分解,中等水分有利于菜园土有机碳分解,饱和水分下有利于水稻土有机碳分解。湿润温带地区森林土壤有机碳释放速率:棕色针叶林土>暗棕壤,成年云杉灰褐土>原始云杉灰褐土>原始杉木灰褐土,亚高山草甸土>山地草甸土>高山草甸土。干旱温带地区森林土壤有机碳分解速率为:老年胡杨林风沙土>幼年胡杨林风沙土>红柳风沙土>千年胡杨林风沙土。 本论文进一步对不同土壤类型有机碳分解速率曲线进行比较,得到:温带森林土壤有机碳释放速率顺序:棕色针叶林土>暗棕壤>草甸土>灰褐土>风沙土;亚热带森林土壤有机碳释放速率为:黄壤>黄棕壤>红壤;亚热带农田土壤有机碳释放速率顺序是:菜园土>水稻土>红壤>潮土。对不同土壤类型的碳库及其驻留时间进行比较,得出:有机碳含量呈现:灰褐土>暗棕壤>草甸土>棕色针叶林土>红壤>黄壤>黄棕壤>水稻土>农田红壤>潮土>风沙土,温带森林土壤>亚热带森林土壤>亚热带农田土壤>温带干旱土壤;活性碳含量是温带森林土壤>亚热带的土壤。风沙土的Ca/SOC%最大。亚热带农田土壤的活性碳周转时间最短;缓效碳含量是温带森林土壤最高,风沙土的最低。棕色针叶林土的Cr/SOC%最大。 通过将不同土壤类型有机碳分解速率曲线转化为有机碳累积损失量曲线进行幂函数(y=b_0~*x~(b1))拟合后,发现其相关性很好,幂函数在研究地区的土壤中都适用;而且农田土壤b_1<森林土壤b_1,温带和亚热带森林土壤的b_1有些重叠,但总体上亚热带森林土壤b_1>温带森林土壤b_1。b_0的顺序是:长白山>祁连山>黎平>余江林地>余江农田>额济纳旗。 本研究中继续添加全国其他气候带的土壤有机碳分解变化曲线,通过建立一种可以用来较好地描述各种土壤类型有机碳分解的一般性方程模式,更加有利于研究典型气候下主要土壤类型有机碳分解变化规律的研究,能够较好地说明土壤有机碳的分解规律,形成土壤有机碳分解的理论。


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