東北地理所等發現闊葉林-針葉林礦質土壤碳氮截獲差異的土壤團聚...

2020-12-06 光明網

　　北半球高緯度地區生長著大面積的森林。其主要由針葉和闊葉樹種組成，二者更替成為森林演替的主要特徵。礦質土壤中的碳、氮約佔陸地生物圈的75%、90%，在維持全球碳氮平衡中發揮重要作用。但不同研究地點間樹種、樹木大小、土壤基質以及地理氣候因素的差異，導致闊葉林-針葉林礦質土壤碳氮截獲差異結論不一致，阻礙不同林型對土地退化和發展影響的評估。

　　近期，中國科學院東北地理與農業生態研究所城市森林與溼地學科組對6個地點的14種常見造林樹種、202塊樣地進行樣品採集，並將土壤進行組分分級為顆粒團聚體（0.25~2 mm）、微團聚體（0.053~0.25 mm）以及泥沙黏土組分（＜0.053 mm），通過多因素方差分析MANOVA和協方差分析MANCOVA去除不同地點造成的影響，量化闊葉林-針葉林礦質土壤的團聚特性、有機碳以及總氮的差異。

　　研究表明，闊葉林土壤的有機碳和總氮比針葉林高30%~50%。其中，團聚體的貢獻量佔闊葉林土壤有機碳和總氮總累積量的75%~77%。造成闊葉林有機碳和總氮累積的原因包括：團聚體中有機碳和總氮濃度增加30%~50%；顆粒團聚體相對質量增加50%，非團聚體（泥沙黏土組分）相對質量減少14%，這直接導致闊葉林土壤團聚體穩定性（平均重量直徑）增加三分之一；土壤C/N沒有顯著差異。近700種可能的不確定性分析表明，該研究結果可靠性較高，在粘土含量少、海拔和降水量較高、水曲柳較多而楊樹較少的地區，相對於針葉林，闊葉林會有更高的土壤碳氮累積。

　　相關成果發表在Land Degradation & Development上，由東北地理所與東北林業大學共同完成，博士生魏晨輝為論文第一作者，研究員王文杰為論文通訊作者。研究得到國家自然科學基金項目、黑龍江省「頭雁」創新團隊項目、科技部國家重點研發計劃等的資助。

圖1.六個研究地點（黑色三角形）與實驗設計

圖2.闊葉林-針葉林土壤組分團聚特性、有機碳以及總氮的差異

圖3.三個土壤組分對闊葉林土壤有機碳（左）和總氮（右）累積的貢獻率

圖4.針葉林轉變為闊葉林之后土壤有機碳和總氮累積的3個土壤團聚機制過程

圖5.關於地理氣候條件、土壤和闊葉樹與針葉樹採樣差異的不確定性

[ 責編：戰釗 ]

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