红壤侵蚀区植被恢复过程中土壤有机碳组分变化

为了解土壤有机碳组分在植被恢复过程中的变化规律,选取了红壤区本底条件基本一致的不同恢复年限马尾松林为研究对象,以未治理的侵蚀裸地(CK1)和恢复后的次生林(CK2)为对照,采用物理化学分组法,将土壤有机碳分为由溶解性有机碳(DOC)和颗粒有机碳(POM)组成的活性碳库、物理保护态的团聚体与粉粒和黏粒组合成的缓效性碳库以及化学结构稳定的惰性碳库。结果表明:在植被恢复过程中(0~30年)活性碳库储量及其分配比例在植被恢复7~10年显著提高(P0.05),并在植被恢复27~30年保持较稳定水平,缓效性碳库储量及其分配比例在27~30年呈显著变化(P0.05),而活性碳库分配比例有所降低,且POM、DOC与缓效性碳库均达显著相关(P0.01),说明活性碳库在恢复7~10年后逐渐向缓效性碳库转化;惰性碳库储量随恢复年限不断增加,但其分配比例保持较稳定水平。相关性分析显示,恢复年限、不同组分与不同碳库均达显著相关(P0.01),且缓效性碳库随植被恢复最敏感,说明在马尾松恢复过程中土壤有机碳以活性碳库积累逐渐转化为缓效性碳库积累为主,进而影响惰性碳库的积累,有利于土壤有机碳的长期保持。     

生态恢复条件下典型红壤侵蚀区马尾松林碳储量时空变化与驱动力分析

封山育林、人工造林等治理措施能够有效改善土壤侵蚀区的生态环境,但伴随产生的碳汇效益长期以来并没有得到相应的重视.文章以福建省长汀县水土保持项目治理区为研究对象,定量分析该区自2000年开展生态治理以来马尾松林碳储量的时空格局与碳增汇变化,同时借助2000-2013年政策治理数据以及社会统计资料,利用主成分分析法探讨各主要驱动因素对森林碳增汇的影响.结果表明:1)2000-2013年该治理区总碳储量由127.01万t增加到189.96万t,平均每年增长3.52％,远高于全县平均水平;当地2000、2006和2013年的马尾松林碳密度分别为27.95、32.82和41.72t/hm2,区域碳汇能力正在不断提高.2)在空间上,该区总碳储量的增长主要表现在海拔600 m和坡度25.以下区域,总增长幅度分别达到41.6％和50.9％.马尾松林碳密度随海拔和坡度上升而明显增加,表明其碳汇能力仍具备较大恢复潜力.3)主成分分析表明,治理区马尾松林碳储量变化的主要驱动因素是政策治理、经济结构调整和农户增收,其中政策治理是该区马尾松林碳增汇能力提升的最显著因子.     

红壤侵蚀区植被恢复对土壤呼吸及其温度敏感性的影响

土壤呼吸作为土壤与大气CO_2交换的重要环节,其排放量的大小在一定程度决定了土壤碳库的源与汇。研究红壤侵蚀区植被恢复对土壤呼吸及其温度敏感性(Q_(10))值的影响,对于理解土壤有机碳积累机制具有重要意义。本研究选取了福建省河田镇未治理地及邻近恢复13 a和31 a的马尾松人工林,对土壤呼吸进行监测。结果表明:未治理地土壤呼吸并无显著季节差异,恢复13 a和恢复31 a后土壤呼吸季节差异显著;恢复13 a和31 a土壤呼吸与Q_(10)显著高于未治理地,恢复13 a和31 a土壤呼吸与Q_(10)未见显著差异。季节尺度上,土壤呼吸速率与土壤水分相关性弱,而与土壤温显著相关,未治理地土壤温度仅能解释土壤呼吸速率的25.3%,而恢复后土壤温度则解释了土壤呼吸速率的48.8%～66.5%;结构方程模型表明,对土壤呼吸和温度敏感性影响最大的分别是凋落量和土壤微生物。研究为进一步认识退化生态系统土壤碳动态机制提供依据。     

红壤侵蚀区马尾松林恢复过程中土壤异养呼吸及微生物多样性的变化特征

土壤异养呼吸是影响土壤有机碳积累的关键因素。以南方红壤水土流失区不同恢复年限的马尾松林（未治理地（Y0）、恢复14 a（Y14）、恢复31 a（Y31））为对象,对不同呼吸组分进行测定并结合温度、水分以及微生物等因子,研究马尾松林恢复对土壤异养呼吸的影响。结果表明：不同恢复年限马尾松林土壤异养呼吸差异显著,恢复31 a显著大于恢复14 a以及未治理地,未治理地异养呼吸速率仅为0.99 μmol?m-2?s-1,而治理14 a、31 a分别为2.20、2.80 μmol?m-2?s-1;温度是异养呼吸季节变化的主要影响因子,分别解释季节变化的40.6%（Y0）、62.2%（Y14）、66.6%（Y31）;马尾松林恢复后土壤异养呼吸温度敏感性（Q10）显著增加,Y0、Y14、Y31的 Q10分别为1.58、1.93和1.82;不同恢复年限土壤异养呼吸占土壤总呼吸比例为77.94%（Y0）、70.84%（Y14）、77.35%（Y31）。结构方程表明,在马尾松林恢复过程中,土壤有机碳（SOC）、温度以及土壤微生物多样性变化是影响土壤异养呼吸变化的主要因子,其中SOC、土壤微生物与异养呼吸显著正相关,而植被恢复过程中土壤温度变化与异养呼吸显著负相关。本研究结果表明,马尾松林植被恢复过程中SOC的积累以及缺乏有效的物理保护增加了微生物对SOC的分解,另一方面土壤环境温度的降低和细菌、真菌丰度的增加以及群落中变形菌、子囊菌、酸杆菌的增加,更进一步加剧微生物对原有土壤有机质的分解强度,导致异养呼吸碳排放的持续增加,最终限制了马尾松林土壤碳吸存效率。因此,较高的土壤异养呼吸可能是影响红壤侵蚀退化区土壤有机质进一步提升的关键。