典型喀斯特峰丛洼地植被恢复对土壤碳固定的影响及其机制

With the implementation of the rocky desertification control project and ecological construction project, the vegetation coverage in Karst area has been continuously improved, and the trend of ecosystem degradation has been reversed. However, due to the lack of historical data, the study of soil carbon accumulation after vegetation restoration has been made by the method of space generation time. Therefore, it has not been able to accurately evaluate the contribution of vegetation restoration to soil carbon sequestration. This study is based on the fixed-point review of experimental design, intends to Karst rocky desertification demonstration area (Guzhou demonstration area) ten years (2005 - 2014) in situ soil profile analysis of the basis of the experimental data, and the formation of sample plots of continuous litter, soil carbon and nitrogen leaching loss of output and in situ plant symbiosis nitrogen fixation and carbon nitrogen fixation increased collaboration system monitoring mechanism is needed in this research. In order to clarify the influence of vegetation restoration on soil carbon accumulation, soil carbon sequestration effect evaluation of different recovery mode, the main control factors to reveal the different restoration stages of soil carbon fixation process, clarify the response of vegetation restoration process of soil carbon and environmental factors, trying to use stable carbon isotope method to find out the source of information of soil carbon preliminary study on mechanism, effects of vegetation restoration on soil carbon fixation and stability, as a guide to further the implementation of Karst to provide scientific basis for vegetation restoration and soil ecological service function promotion.

随着石漠化治理工程与生态建设工程的实施，喀斯特地区植被覆盖率持续提高，生态系统退化趋势发生逆转。然而由于历史数据缺乏，植被恢复后的土壤碳累积研究多利用空间代时间的方法，因此一直无法准确评价植被恢复对土壤固碳能力的贡献。本研究基于定点回顾实验设计，拟以喀斯特石漠化治理示范区（古周示范区）十年期（2005—2014）原位定点土壤表层实验数据为基础，增加本研究所需的机理分析剖面样品并形成对样地持续的凋落物、土壤碳氮流失淋失输出以及植物共生自生氮固定和碳氮协同固定方面的系统监测。以此明确植被恢复对土壤碳积累的影响，评价不同恢复模式土壤的固碳效应，揭示不同植被恢复阶段土壤碳固定过程的主控因子，阐明植被恢复过程中土壤碳对环境因子的响应规律，并采用稳定碳同位素方法找出现有土壤碳的来源信息，初步探讨植被恢复对土壤碳固定及稳定性的影响机制，为指导进一步实行喀斯特植被恢复和土壤生态服务功能提升提供科学依据。

随着石漠化治理工程与生态建设工程的实施，喀斯特地区植被覆盖率持续提高，生态系统退化趋势发生逆转。为了探究生态工程效益产生的生态效益机理，本研究基于定点回顾实验设计，以喀斯特石漠化治理示范区（古周示范区）十年期（2005—2014）原位定点土壤表层实验数据为基础，分析研究区退耕还林还草前后土壤有机碳的空间异质性格局，明确不同退耕还林还草模式下土壤有机碳储量的变化，并结合土壤酶活性、土壤微生物量、凋落物性质及其他环境因素揭示不同退耕还林还草模式下土壤碳含量变化的影响因素。.研究结果表明：①退耕还林还草初期土壤碳高值聚类区主要分布在坡脚旱地和灌丛区，退耕还林还草10年后其高值聚类区主要分布在灌丛区和荒草地。10年内，土壤碳的低值聚类区皆分布在洼地旱地；②退耕还林还草显著提高了洼地的土壤有机碳累积量，10年提高了1.3 g/kg，土壤全氮10年提高了0.01 g/kg；③退耕还林还草工程中表层和剖面土壤固碳量分别为8.7×104 kg和16.8×104 kg，10年间退耕还林还草工程分别提高了研究区域8.9%的表层土壤碳储量和6.9%的剖面土壤碳储量；④不同土地利用类型下，土壤有机碳皆有增加，增幅大小依次为灌丛（10.1g/kg）> 荒草（3.3g/kg）>牧草（2.7g/kg）>人工林间种牧草（1.7g/kg）>人工林（1.6g/kg）>旱地（0.6g/kg）；⑤土壤微生物生物量在各植被类型对SOC都起着主要的影响作用，土壤物理性质（特别是粉粒含量）在早期阶段（草地）也是主要的控制因素；脲酶活性和蔗糖酶活性分别在早中期和中后期影响着SOC的积累，凋落物对SOC的积累作用不太显著；⑥植被在自然恢复下土壤碳氮累积速率的实验结果表明，退耕以后，0-50cm剖面的SOC储量需要74年恢复到原生林水平，TN储量需要100年，喀斯特地区SOC和TN恢复到未干扰状态所需年限均低于其它非喀斯特区域。本研究旨在揭示不同植被恢复类型下影响土壤碳累积的影响因素以及植被恢复过程中土壤碳氮累积规律，该结果可以为进一步实行喀斯特植被恢复和土壤生态服务功能提升提供科学依据。