尕海湿地植被退化过程中土壤碳矿化特征研究

以甘肃省甘南尕海则岔自然保护区内的未退化、轻度退化、中度退化及重度退化的湿地为研究对象,采用野外取样和室内测试相结合的方法,应用室内矿化培养实验,分析了植被退化过程中土壤在不同土层(0～10、10～20、20～40 cm)中的有机碳矿化特征。结果表明,植被退化程度、培养时长、温度高低和土层深度均对土壤有机碳矿化速率有显著影响。不同退化程度土壤有机碳矿化量均随着土层加深而降低,未退化[475.74 CO2/(mgC/g)]重度退化[329.302 CO2/mgC/g)]轻度退化[291.50 CO2/(mgC/g)]中度退化[253.11 CO2/mgC/g)]。不同退化程度土壤有机碳矿化量均随着培养时间的变长而降低,且平均在2～6 d下降速度较快,平均在13 d左右后下降速度平缓,基本保持不变。按照CO2-C释放速率变化程度,将矿化曲线划分为快速矿化(平均约12 d)、缓慢矿化(平均约26 d)和平衡矿化三个阶段,其中快速矿化阶段主要为活性碳矿化。双库一级动力学方程可以较好的拟合植被退化中土壤有机碳矿化过程,不同退化程度土壤有机碳矿化量均随土层加深而降低,浅层和未退化土壤矿化能力较强,对难分解有机碳库的利用程度较高,可以有效促进碳循环,提高土壤固碳能力,在研究全球碳循环时应给予重视。     

尕海湿地植被退化过程中土壤有机碳矿化特征

为了揭示植被退化对湿地土壤碳矿化过程的影响,以甘南尕海4种不同植被退化梯度的湿地(未退化(UD)、轻度退化(LD)、中度退化(MD)及重度退化(HD))为研究对象,采用室内恒温培养和碱液吸收法研究不同土层土壤有机碳(SOC)矿化速率和累积矿化量,结合一级动力学方程,分析土壤半矿化分解时间(T1/2)、有机碳矿化潜势(C0)等参数对植被退化的响应。结果表明:(1)不同植被退化梯度湿地SOC矿化速率在培养期内呈现出基本一致的变化趋势,表现为,培养初期(0~4天)矿化速率快速下降,且数值较高,培养中后期缓慢下降(4~41天)并趋于平稳;各培养温度下,不同植被退化梯度湿地土壤在各土层有机碳矿化速率大小均为UD>LD>MD>HD。(2)在整个培养期间,各植被退化梯度湿地土壤有机碳矿化速率均随土层加深而降低,表层0-10 cm的矿化速率(1.14~16.23 mg/(g·d))均显著高于10-20 cm(1.05~2.85mg/(g·d))和20-40 cm土层(0.94~1.26 mg/(g·d))。(3)4种植被退化梯度湿地在不同温度下的土壤有机碳累积矿化量均值排序为5°C(34.54 mg/g)<15°C(46.67 mg/g)<25°C(58.28 mg/g)<35°C(86.46 mg/g)。(4)一级动力学方程的C0值随植被退化程度增加呈递减趋势,而C0/SOC随着温度的升高而降低。因此,植被退化能显著降低高寒湿地土壤有机碳矿化速率,而气候变暖能够显著增加湿地土壤有机碳矿化量。     

林下植被对寒温带兴安落叶松林土壤磷形态及有效性的影响

[目的] 由于大兴安岭寒温带兴安落叶松林下植被差异较大,其土壤理化性质也有较大差异,研究不同林下植被兴安落叶松林土壤磷形态变化特征及有效性,为科学评价寒温带森林土壤磷素供给水平及磷循环研究提供科学数据。[方法] 选取大兴安岭寒温带4种林下植被兴安落叶松林(兴安杜鹃—落叶松林、杜香—落叶松林、苔草—落叶松林和苔藓—落叶松林)为研究对象,于2022年6,8,10月采集0—5,5—10,10—20 cm土层土壤样品,采用Hedley磷分级法测定土壤不同形态磷含量。[结果] (1)观测期间4种林下植被兴安落叶松林土壤活性磷(H₂O—Pi、NaHCO₃—Pi、NaHCO₃—Po)和中等活性磷(NaOH—Pi、NaOH—Po)在6—10月总体呈降低趋势,中等活性磷含量占全磷的30.08%~52.80%,且中等活性磷均表现出无机磷含量高于有机磷含量。兴安杜鹃—落叶松林和杜香—落叶松林0—20 cm土层活性磷、中等活性磷含量均高于苔草—落叶松林和苔藓—落叶松林。苔草—落叶松林土壤稳定性磷(HCl—Pi、HCl—Po、residual—P)均显著高于其他3种落叶松林,且稳定性磷占全磷的58.86%~65.81%。(2)4种林下植被落叶松林土壤全磷(TP)、有效磷(AP)和磷活化系数(PAC)在6—10月变化范围分别为391.81~1 081.02,7.34~83.90 mg/kg和1.62%~7.76%,兴安杜鹃—落叶松林和杜香—落叶松林土壤AP含量和PAC高于另外2种落叶松林,表现出较高的磷有效性;而苔草—落叶松林和苔藓—落叶松林在8,10月5—10,10—20 cm土层则出现供磷不足现象。(3)土壤含水率是兴安杜鹃—落叶松林和杜香—落叶松林土壤磷的主要影响因素,可溶性碳是苔草—落叶松林的主要影响因素,而铵态氮对苔藓—落叶松林影响较大。[结论] 林下植被对兴安落叶松林土壤磷形态及磷有效性有显著影响,兴安杜鹃—落叶松林和杜香—落叶松林土壤活性磷组分、中等活性磷组分及有效磷含量较高,磷活化系数均在2.00%以上;而苔草—落叶松林土壤稳定性磷组分含量较高,土壤磷有效性相对较低。研究结果对寒温带森林生态系统林下植被生态功能及土壤养分循环研究具有重要意义。     

尕海湿地植被退化过程中土壤碳矿化特征研究

以甘南尕海4种不同退化程度的湿地(未退化(UD)、轻度退化(LD)、中度退化(MD)及重度退化(HD))为研究对象,采用室内5 ℃、15 ℃、25 ℃、35 ℃ 培养法,测定不同土层 SOC 矿化速率和累积矿化量,运用一级动力学方程对土壤的半矿化分解时间(T_1/2)、有机碳矿化潜势(C₀)等参数进行拟合,分析温度、土壤深度和退化程度对土壤碳矿化过程的影响。结果表明：(1)在不同土层、不同温度下,各植被退化程度湿地土壤有机碳 CO₂ 释放量在整个培养期间大致可以分三个阶段,0-4 d快速生成 CO₂ 阶段,4-27 d缓慢生成 CO₂ 阶段,27-41 d平稳阶段;0-10 cm 土层各培养温度下,土壤有机碳矿化速率表现为UD＞LD＞MD＞HD。(2)培养期间,不同退化湿地土壤有机碳矿化速率均随土层加深而降低,表层 0-10 cm的矿化速率(1.14~16.23 mg/(g?d))均显著高于10-20 cm(1.05~2.85 mg/(g?d))和20-40 cm(0.94~1.26 mg/(g?d))土层。(3)整个培养期内,不同退化湿地土壤有机碳总累积矿化量排序为5 ℃(34.54 mg/g)、15 ℃(46.67 mg/g)、25 ℃(58.28 mg/g)和35 ℃(86.46 mg/g)。(4)双库一级动力学方程的C₀值随退化程度增加呈递减趋势,而C₀/SOC随着温度的升高而降低。