第24卷第6期2010年12月水土保持学报Jour nal of Soil and W ater Conserv ation Vo l.24No.6Dec.,2010收稿日期:2010-07-15基金项目:国家科技支撑计划课题(2008BAB38B02-3,2006BAD05B01-02);西南大学生态学重点学科 211工程 ;西南大学研究生科技创新基金项目(ky2008007)作者简介:罗友进(1984-),男,博士研究生,研究方向为土地利用与生态变化。
E -mail:luoyoujin1984@通讯作者:魏朝富(1962-),男,研究员,博士生导师,主要从事土壤物理学方面研究。
E -mail:w eicf@s 不同植被覆盖对土壤有机碳矿化及团聚体碳分布的影响罗友进,赵光,高明,魏朝富,赵丽荣(三峡库区生态环境教育部重点实验室,西南大学资源环境学院,重庆400715)摘要:植被覆盖通过其输入有机物料的差异影响着土壤养分和微生物活性,进而对其土壤的团聚过程和有机碳的矿化产生影响。
该文通过对重庆缙云山四种植被类型覆盖(灌草丛、楠竹林、常绿阔叶林、针阔混交林)下土壤团聚体碳分布以及土壤有机碳矿化的分析,探讨了植被覆盖对这两者的影响以及两者的相互联系。
植被覆盖影响着土壤有机碳矿化过程和团聚体碳分布。
就土壤有机碳矿化累积量(42天)而言,表现为灌草丛>常绿阔叶林>针阔混交林>楠竹林。
不同植被覆盖土壤有机碳日均矿化速率在培养前期(前8天)差异较大,之后则趋于一致。
除灌草丛土壤外,楠竹林、常绿阔叶林和针阔混交林覆盖土壤团聚体均以0.25~2mm 和<0.25mm 团聚体为主,其总量达到65%以上。
土壤团聚体平均重量直径表明灌草丛土壤结构稳定性要优于其它植被覆盖土壤,而楠竹林土壤结构稳定性最差。
除灌草丛土壤外,<0.25mm 团聚体是土壤有机碳的主要载体;其次是0.25~2mm 团聚体。
简单相关和多元回归分析,表明土壤有机碳矿化系数与<0.25mm 团聚体含量成负相关,与>5mm 团聚体有机碳库成正比。
因此,土壤团聚体对有机碳保护作用是土壤有机碳分配和矿化分解综合作用的结果。
关键词:植被覆盖;团聚体;有机碳;矿化中图分类号:S152.4;S153.62 文献标识码:A 文章编号:1009-2242(2010)06-0117-06Organic Carbon Distribution in Aggregates and Soil Organic CarbonMineralization in Different Vegetation CoveringLU O You -jin,ZH AO Guang,GA O Ming,WEI Chao -fu,ZH AO L-i rong(K ey L abor ato ry of Eco -envir onments in T hr ee Gor ges Reser voir Region,M inistr y of Education,College of Resour ces and Envir onment,Southw est Univ er sity ,Chong qing 400715)Abstract:Soil nutrient distribution and microbial activities w er e influenced by vegetation cov ering,throug h chang e org anic carbon input,and then altered soil ag gr eg ation and o rganic carbo n mineralization.Soils w er e sampled fro m four different veg etatio n covering (included shrub forest,bamboo forest,br oadleaf forest,and mixed forest)in Jinyun m ountain,in Chongqing municipality.Soil aggr eg ates w ere separated into four ag -g regates (<0.25,0.25~2,2~5,>5m m)by w et sieve.Soil org anic carbon mineralization w as measured by incubation exper im ents.The cum ulative am ount of soil o rganic carbon m ineralizatio n amo ng different veg -etation covering w as in the order of shr ub forest>bro adleaf forest>mixed forest>bamboo for est.T he r ela -tive significant differences of mineralization rate w ere observ ed among vegetation co vering in the ear ly period of incubation.T he 0.25~2m m and <0.25m m agg regates w er e the main composition of so il in bambo o for -est,br oadleaf forest,and mix ed for est.The r esults of soil agg reg ate w eig ht mean diam eter indicated that soil structure stability w as best in shrub forest and w orst in bambo o forest.Ex cept in shrub for est,soil org anic carbon w as mostly distributed in <0.25mm ag gregate and follow ed by 0.25~2mm aggr eg ate.T he org anic carbon mineralization coefficient had neg ative linear relationship w ith amount o f <0.25m m agg regate and positiv e linear relationship w ith or ganic car bon stock of >5m m ag gregate by simple correlate and linear re -g ressio n analysis.In conclusion,the effect of ag gregates protecting o rganic carbo n in the soil is the integra -tion o f distribution and mineralization of o rganic carbo n.Key words:vegetation cov ering;agg reg ate;org anic carbon;m ineralizatio n118水土保持学报 第24卷土壤团聚体是在干湿冻融交替等自然物理过程或蚯蚓等生物过程的作用下,矿物颗粒和有机物形成不同尺度的多孔结构体,是形成土壤良好结构的物质基础,是土壤养分的贮存库和各种微生物的生存环境[1]。
土壤有机质作为团聚体的主要胶结剂之一,在团聚体的形成过程起着重要作用。
在团聚体形成之后,团聚体就会对土壤有机碳产生物理保护[2]。
与微团聚体结合,有机质可以受到团聚体的保护,不易被矿化分解。
团聚体的形成与土壤有机碳固存之间存在着正向关系[3],但是有机碳含量高的粘质土壤其团聚体结构仍易被破坏[4]。
因此,土壤有机质与团聚体之间的关系并不是简单的相关关系,其受到众多因素的影响。
土壤有机碳矿化是土壤生物通过自身活动、分解和利用土壤中活性有机组分来完成自身代谢,同时释放出CO2的过程,直接关系到土壤中养分的释放与供应及温室气体的形成等[5]。
土壤有机碳的矿化速率与土壤有机碳的稳定性、微生物数量和活性相关[6]。
而土壤中有机碳的稳定性除了其本身的化学组成外,主要取决于其与土壤粘土颗粒的结合方式。
不同粒径团聚体中土壤有机质与粘粒颗粒的结合方式不同,其矿化速率也存在着差异。
Christensen[7]指出影响土壤团聚体的因素都将影响土壤碳的矿化,特别是团聚体粒级的改变。
不同植被覆盖土壤由于其有机物料的输入以及管理措施的不同致使其土壤团聚体分布及其养分存在较大差异[8];同时土壤有机碳矿化存在着较大的差异[9,10]。
但是,关于两者关系的研究相对较少。
因此,本文以重庆缙云山不同植被覆盖土壤为研究对象,对其团聚体的分布、各粒径团聚体有机碳含量以及土壤有机碳的矿化情况进行了分析,探讨了两者的关系,以期进一步了解土壤固碳机理。
1 研究地区与研究方法1.1 研究区概况研究区位于重庆市北碚区缙云山内(E106 22 ,N29 45 ),属亚热带湿润性气候,四季分明,年平均温度为13.6 ,年均日照为1293.9h,年降雨量1611.8mm,年平均蒸发量777.1m m,最高处海拔951.5m,相对高差约600m。
土壤类型以酸性黄壤和水稻土为主,水平地带为典型的中亚热带常绿阔叶林生物气候带。
缙云山自然保护区内植物资源丰富,主要植被类型为常绿阔叶林、暖性针叶林、竹林、常绿阔叶灌丛林以及亚热带灌草丛。
1.2 土壤样品采集与处理于2009年12月在研究区内选择灌草丛(撂荒地)、楠竹林、常绿阔叶林和针阔混交林等植被类型样区,在每个采样区内设置3个重复样地,每个样点采用随机多点采样法采集0-30cm土样,尽量保持原有的结构状态。
带回室内,将其中3/4大部分沿土壤的自然结构轻轻地剥开,将原状土剥成直径10~12mm左右的小土块,并挑去粗根和小石块,自然风干并过8m m筛用于土壤团聚体的分级。
团聚体分级具体方法如下:取过8 mm筛的土壤样品500g以上放在筛组顶层(5,2,0.25mm)进行干筛,分离出风干团聚体(>5,2~5,0.25~2, <0.25mm),称重,保存备用。