太行山区侧柏人工林下土壤矿物保护及大团聚体数量与动态决定土壤有机碳固持

《Journal of Soil Science and Plant Nutrition》：Soil Mineral Protection as well as the Quantity and Behavior of Soil Macroaggregates Determine Soil Organic Carbon Sequestration Under Platycladus orientalis Plantations of Taihang Mountain Area

　　

摘要

土壤矿物结合有机质和团聚体是评估土壤有机碳库稳定性的关键指标。然而，目前对于土壤有机碳组分和团聚体变化的方向及幅度知之甚少，尤其是关于封闭在大团聚体内部的有机碳及其对碳封存的意义，在森林发展过程中尚缺乏深入了解。本研究选取太行山地区侧柏人工林（林龄分别为25、35、45和55年）0–30 cm土层进行研究，测定了土壤总有机碳（TOC）及其组分、土壤团聚体组分、团聚体稳定性及团聚体结合有机碳。结果表明，在人工林发展过程中，土壤总有机碳、颗粒态有机碳（POC）、矿物结合有机碳（MOC）、大团聚体结合有机碳及土壤团聚体稳定性均呈先升后降的趋势；其中，35年林龄的水平最高（P<0.05）。矿物保护和有机碳组分的转化（POC/MOC）主导了总有机碳的变化并驱动了其积累。封闭在大团聚体内部的微团聚体及粉砂+黏粒中的有机碳在35年林龄时也达到最高。在所研究的各林龄和土壤深度范围内，大团聚体结合有机碳（MFC）对总有机碳具有显著的正面直接影响（P<0.05）。此外，MFC还可能通过大团聚体周转间接影响，从而改变封闭微团聚体中的有机碳分布。本研究表明，植被恢复通过矿物保护以及调节土壤有机碳的数量和团聚体行为来影响其积累。在侧柏人工林的时间序列中，大团聚体的比例和周转率及其内部的有机碳浓度主导了总有机碳的动态变化。