不同土地利用方式下土壤团聚体碳组分稳定性研究

本项目拟在亚热带选择本底条件一致、具有较强可比性的福建建瓯试验基地的天然常绿阔叶林、人工林、果园、茶园、耕地不同土地利用方式为研究对象，运用13C人工标记方法和同位素质谱分析技术，通过野外原位培养试验和室内培养实验相结合，研究土地利用过程中有机物输入和生境（土壤温度和土壤湿度）的变化对土壤团聚体碳组分分解速率的影响；揭示外源碳在土壤团聚体碳组分中的分配规律及与生境变化之间的关系；评价土壤团聚体不同稳定状态的组分在有机质中的贡献；进一步探讨土地利用变化对土壤碳吸存稳定性的影响机理。试图为深入揭示亚热带生态系统碳吸存对土地利用变化的响应机理及为我国亚热带山区土地利用方式的科学调整和碳汇能力的增强提供科学依据，为我国履行《联合国气候变化框架公约》提供思路与方法。

土土壤碳库的变化被认为是导致大气碳库和全球气候变化的主要原因，其固定机制是土壤学的核心科学问题。本项目运用13C 人工标记方法和同位素质谱分析技术，对不同利用方式的土壤颗粒有机碳组分进行研究。采用人工标记方法对杉木苗进行13C标记，其灵敏度以及结果的重现性要远远高于13C自然丰度方法，初步结果表明用5个月标记杉木研究培养条件下土壤有机碳组分的周转是可行的。同时对不同土地利用土壤添加标记13C外源碳研究表明，随着碳收入水平增加，土壤有机质含量显著增加，增加的部分主要在粗颗粒有机质部分，证实了在亚热带区域iPOM（团聚体内颗粒有机质）土壤固碳中的重要作用，其对土地利用变化后碳变化的贡献更大，为进一步探讨亚热带区域土壤有机碳稳定机制奠定基础。同时揭示了加入土壤中13C残茬大部分稳定在化学和物理保护库中，大约占被固定残茬碳的55-91%，其中物理保护碳库平均占总固定碳的46%，化学保护碳库平均占总固定残茬碳的27%。揭示了根残茬在土壤中的残留率随利用方式的不同而发生变化，新碳中来源于根残体远多于茎叶，因此根在新碳中的贡献率更大。也进一步认识到土壤湿度对土壤有机碳总碳影响不大，但对土壤有机碳组分分布有影响，土壤水分增加使得有机碳由大颗粒向小颗粒转移，这种认识可能为认识土壤的固碳容量和固碳减排的土壤学过程，特别是生境改变下的土壤生态过程的重要性提供基础数据，也为进一步探讨土地利用变化对土壤碳吸存稳定性的影响机理提供新的线索。