茶园土壤有机碳动态及其矿化特征研究

发布时间：2020-07-16 20:18

【摘要】：土壤有机碳库可表征土壤的固碳容量。土壤活性有机碳,作为土壤有机碳库的一部分,虽然其含量所占比例较小,但其对土地利用方式转变的响应更为敏感,且影响着土壤中养分元素的供应及转化。研究川西低山丘陵典型退耕植茶区土壤有机碳库的变化对认识退耕植茶地在生态恢复、生态重建过程中土壤质量的演变等方面具有重要意义。本研究以雅安市名山区中峰乡不同退耕年限的茶园(2-3年、9-10年、16-17年)为研究对象,选取相邻耕地为对照,采用野外调查和室内分析相结合的方法,探讨不同退耕植茶年限土壤有机碳库的变化及不同室内培养条件下土壤有机碳的矿化特征,以期揭示退耕植茶地碳源(汇)效应的本质,为茶园土壤的可持续利用提供科学依据。主要研究结果如下：(1)随退耕植茶年限的延长,土壤总有机碳、活性有机碳和非活性有机碳含量均有所增加,且三者含量在0-10 cm土层均显著高于20-40 cm土层。与对照地相比,0-10 cm、10-20 cm和20-40 cm土层,RT16-17土壤有机碳的含量分别增加了5.67%、5.67%和0.78%,且0-10 cm、0-20 cm和0-40 cm土层各退耕植茶地土壤总有机碳、活性有机碳及非活性有机碳密度均显著高于对照地,表明退耕植茶地土壤的固碳容量较高。随退耕植茶年限的延长,土壤活性有机碳的有效率较对照地分别显著增加107.83%、99.13%和88.26%,碳库管理指数亦随退耕植茶年限的延长呈线性增加。(2)随退耕植茶年限的延长,土壤颗粒有机碳(POC)、微生物量碳(MBC)和水溶性有机碳(WSOC)含量呈先降低后升高的趋势。与对照地相比,RT16-17土壤颗粒有机碳、微生物生物量碳、水溶性有机碳含量在0-10 cm、10-20 cm和20-40 cm土层上平均增加了29.04%、36.35%和4.66%,而易矿化碳(EMC)含量却显著低于对照地。土壤微生物熵随退耕植茶年限的延长逐渐增加,而颗粒有机碳和水溶性有机碳分配比例则先降低后升高,但三者均在RT9-10较高,较对照地分别增加了31.63%、67.15%和7.00%。土壤有机碳的矿化率亦在RT9-10较高,但却显著低于对照地。RT16-17土壤易矿化碳含量及矿化率的下降是土壤碳汇效应的体现。此外,土壤活性有机碳各组分的含量及其分配比例总体在0-10 cm土层较大。(3)不同培养温度下,各退耕植茶地土壤有机碳的累积矿化量均在35℃下达最大值,但25-35℃区间的增幅低于15-25℃区间。退耕植茶地土壤有机碳的累积矿化量显著低于对照地,且在RT16-17土壤有机碳的累积矿化量显著低于RT9-10,在15℃、25℃和35℃下降幅分别为22.75%、24.67%和23.57%。与对照地相比,退耕植茶地土壤Q1o显著下降,但在各土层上差异较小。不同土壤水分培养下,各退耕植茶地土壤有机碳的累积矿化量亦在退耕植茶后显著下降,且在60%田间持水量下最大。RT16-17土壤有机碳的累积矿化量显著低于RT9-10,在20%、40%、60%和80%1王间持水量下分别平均降低了40.61%、33.36%、24.68%和31.25%。(4)不同退耕植茶年限各粒径团聚体有机碳的累积矿化量存在显著差异,5mm粒径团聚体有机碳的累积矿化量显著低于1-0.5mm和0.5-0.25mm粒径团聚体,但其对全土有机碳矿化的贡献最高。0.25 mm粒径团聚体有机碳含量较高,但其累计矿化量不及1-0.5mm和0.5-0.25mm粒径团聚体,表现出其对有机碳有较好的封存作用。与对照地相比,RT16-17不仅可显著增加有机碳含量,同时降低了有机碳的矿化,固碳作用明显。(5)一级动力学方程拟合研究区土壤有机碳矿化的效果较佳,为预测该区土壤中有机碳的矿化动态提供了科学依据。
【学位授予单位】：四川农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S153.6

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