子午岭植被恢复中凋落物分解对土壤有机碳的影响.pdf

摘要 摘要 土壤有机碳 (SOC) 库的动态变化是衡量植被恢复生态效应的重要依据。但是，目 前有关植被恢复过程中凋落物分解对SOC 积累的影响机制仍存在不清楚的地方。本研 究以黄土高原子午岭林区不同恢复阶段的农田、草地、沙棘 (Hippohae rhamnoides) 、 山杨 (Populus davidiana) 、辽东栎 (Quercus liaotungensis) 为研究对象，采用野外调查 采样结合室内培养分析相结合的方法，研究植被不同恢复阶段SOC 库及其组成动态变 化明确不同恢复阶段凋落物分解特征，旨在阐明植被恢复过程中SOC 库累积及其凋落 物驱动机制，为黄土高原植被恢复中土壤碳库管理提供科学依据。取得的主要研究进 展如下： （1）长期植被恢复显著提高了SOC 含量、土壤微生物量碳 (MBC) 含量以及土壤 呼吸速率。 在不同植被恢复阶段中，相比较于农田，草地、沙棘、山杨、辽东栎植被恢复阶 段的SOC 含量、MBC 含量以及土壤呼吸速率均有不同程度的增加。各恢复阶段SOC 含量在分解初期均表现为增加，随后随分解时间的增加没有明显变化；而土壤可溶性 有机碳 (DOC) 含量随分解时间的增加表现为先增后逐渐稳定的趋势；土壤呼吸速率随 分解时间的增加表现为先增后降的趋势，MBC 含量与土壤呼吸速率的动态变化一致， 表现为农田草地沙棘 山杨辽东栎。总体上，长期植被恢复显著增加了SOC 含量、 MBC 含量以及土壤呼吸速率；不同恢复阶段DOC 含量随着土壤含水量的增加而下降， 而MBC 含量、土壤呼吸速率则随土壤含水量的增加略有增加。 （2 ）凋落物分解速率随植被恢复阶段的增高表现为下降趋势；纤维素、木质素含 量以及土壤酶活性是影响凋落物分解的主要因素。 在不同植被恢复阶段中，凋落物分解速率表现为草地沙棘 山杨辽东栎，均随着 土壤水分的增加而增加；纤维素含量、木质素含量、木质素与凋落物有机碳 (LC) 的 比值以及木质素与凋落物全氮 (LN) 的比值与凋落物分解密切相关，是影响凋落物分 解的主要指标。而且，植被恢复过程中土壤酶活性的大小与凋落物的纤维素、木质素 含量显著相关；β-1,4-葡萄糖苷酶 (BG) 、纤维素水解酶 (CBH) 随分解速率表现为先增 后平稳的趋势，显著影响凋落物的分解速率。因此，凋落物的分解主要受凋落物的质 量和土壤微生物胞外酶活性的制约。 （3 ）不同植被恢复阶段凋落物的全氮、碳氮比是影响 SOC 含量、DOC 含量、 MBC 含量以及土壤呼吸速率的主要因素。 在植被恢复的早期阶段 (草地和沙棘林) 中，SOC 含量、DOC 含量、MBC 含量以 及土壤呼吸速率主要与凋落物的纤维素、木质素以及碳氮比呈显著相关；在植被恢复 I 西北农林科技大学硕士学位论文 的后期阶段 ( 山杨林和辽东栎林) 中，DOC 含量、MBC 及土壤呼吸速率主要与凋落物 全氮以及碳氮比呈显著相关。因此，凋落物的质量是影响SOC 含量、DOC 含量、MBC 含量以及土壤呼吸速率的主要因素。 综上所述，植被恢复能够提高土壤有机碳、微生物生物量碳库以及土壤呼吸速率； 并且凋落物分解速率则随着植被恢复呈降低趋势。凋落物与土壤有机碳库及其组分的 稳定性基本一致，表明凋落物的分解过程显著影响土壤有机碳库的动态变化。并且， 植被恢复早期土壤有机碳库及其组分主要与凋落物的纤维素、木质素含量相关，而植 被恢复后期土壤有机碳库及其组分则与凋落物全氮及碳氮比关系更为密切。因此，通 过合理的经营措施可以促进植被恢复，增强土壤碳库功能，提高土壤养分供应能力， 实现生态系统可持续发展 关键词：植被恢复；土壤有机碳；土壤微生物；凋落物分解；酶活性 II