水稻田改造成雷竹林對土壤碳庫和土壤呼吸的影響.pdf

1、土地利用變化對生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)和全球氣候變化具有非常顯著的影響。土壤碳庫容量為大氣碳庫的2-3倍,土壤呼吸過程是土壤圈碳流入大氣圈的主要途徑。研究土地利用變化對土壤碳庫與土壤呼吸速率的影響對于揭示生態(tài)系統(tǒng)對土地利用變化的響應(yīng)機制及科學(xué)估算區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的碳匯功能具有非常重要的意義。雷竹林是我國南方廣泛分布的優(yōu)良筍用竹種,具有味道鮮美、營養(yǎng)豐富,經(jīng)濟價值高等優(yōu)點。近幾年來,越來越多的水稻田被改造成雷竹林。雷竹林生產(chǎn)中采用施肥和有機物覆蓋等集約

2、經(jīng)營措施,必然會對土壤的碳庫與土壤呼吸產(chǎn)生顯著影響。本研究選擇相鄰的水稻田和雷竹林樣地,采集并分析測定了土壤不同形態(tài)活性碳庫、養(yǎng)分庫及相關(guān)的理化性狀,并用核磁共振方法分析了土壤總有機碳的波譜特征;通過為期1年的定位試驗研究了水稻田和雷竹林土壤呼吸速率與環(huán)境因子(主要包括溫度、水分和水溶性有機碳)的動態(tài)變化規(guī)律,并在此基礎(chǔ)上探討了土壤呼吸速率與各環(huán)境因子的關(guān)系。取得的主要研究結(jié)果如下:
　　 1.水稻田改造成雷竹林后,土壤不同形態(tài)

3、氮素(包括全氮、水溶性有機氮、銨態(tài)氮和硝態(tài)氮)、有效磷和速效鉀含量顯著增加(P＜0.05),但不同土層(0-20cm,20-40cm和40-60cm)的增加幅度存較大差異;水稻田和雷竹林土壤0-20cm土層的水溶性有機碳含量無顯著差異,但在20-40cm和40-60cm土層,雷竹林土壤的水溶性有機碳含量顯著高于水稻田(P＜0.05);水稻田改造成雷竹林對土壤熱水溶性有機碳和微生物量碳含量無顯著影響。雷竹林0-20cm土層土壤易氧化碳含量

4、顯著高于水稻田(P＜0.05)。
　　 2.土壤有機碳的13C核磁共振結(jié)果表明:水稻田和雷竹林土壤有機碳的核磁共振波譜圖均包含四個明顯的共振區(qū):烷基碳區(qū)(0-50ppm)、烷氧碳區(qū)(50-110ppm)、芳香碳區(qū)(110-160ppm)和羰基碳區(qū)(160-220ppm),不同碳形態(tài)的相對比例呈顯著差異。水稻田和雷竹林土壤有機碳以烷氧碳為主。水稻田改造成雷竹林后,土壤有機碳中的烷氧碳比例顯著增加(P＜0.05),而芳香碳比例以及A

5、/O-A值和芳香度均顯著減少(P＜0.05),烷基碳比例無顯著變化。上述結(jié)果表明,水稻田改造成雷竹林后土壤碳庫穩(wěn)定性下降。
　　 3.為期1年的定位試驗結(jié)果表明,水稻田與雷竹林土壤呼吸呈顯著的季節(jié)變化特征。但兩者的變化趨勢差異顯著。雷竹林土壤呼吸速率變化基本與土壤溫度變化一致,而水稻田由于受到土壤水分劇烈變化的影響,土壤呼吸的季節(jié)性變化變得更為復(fù)雜。水稻田和雷竹林土壤呼吸年累計CO2排放總量分別為45.4tCO2ha-1yr-1

6、和34.7tCO2ha-1yr-1。水稻田和雷竹林土壤呼吸的日變化呈現(xiàn)一定的規(guī)律:白天高,晚上低。但不同測定日期土壤呼吸最大值出現(xiàn)的時間段存在一定差異。
　　 4.雷竹林土壤呼吸速率與各層土溫(包括地表溫度、土壤表層5cm處溫度、土壤表層10cm處溫度、土壤表層20cm處溫度)均呈極顯著的指數(shù)函數(shù)關(guān)系(P＜0.01);而水稻田土壤呼吸速率與各層土溫均無顯著的指數(shù)函數(shù)關(guān)系。但將在水稻田淹水期測定的8個點剔除以后,水稻田土壤呼吸速率