人工林（杨树-土壤）系统中植物有机碳积累对土壤有机碳固定影响机制的研究

土壤有机碳固定及其稳定性对于温室气体减排及对气候变化的响应具有重要意义，是当前土壤碳循环领域的研究热点和前沿问题。本项目围绕人工林植被碳积累与土壤有机碳的相互关系这一内容，结合区域优势拟以人工林（土壤-杨树）系统为研究对象，采用野外试验和室内培养相结合的方法，通过研究不同生长年限的杨树林系统中土壤-植物有机碳动态、分配、土壤有机碳组分及土壤有机碳矿化和CO2释放特点，分析人工林种植下土壤有机碳固定的饱和容量及有机碳的稳定性，阐明植物碳积累与土壤有机碳固定的相互关系，以期为丰富土壤固碳理论和温室气体减排的国家需求提供科学依据。

土壤有机碳固定及其稳定性对于温室气体减排及对气候变化的响应具有重要意义，是当前土壤碳循环领域的研究热点和前沿问题，本研究以苏北泗洪林场不同林龄和代次的杨树人工林土壤为对象，对不同林分的属性进行了测量分析，并通过野外监测与室内培养的研究方法，按不同林分对其土壤碳库动态与稳定性、土壤呼吸变化、团聚体组成、酶活性及微生物群落结构进行了研究，结果表明在10年尺度上，土壤碳库表现为随林龄与代次的增加而显著增加，与对照农田相比，一代10年和1代15年林龄土壤表层有机碳分别增加11%和26%，二代10年增加18%，但二代林在5年尺度上与其基本持平。从不同有机碳组分来看，同一代次上，土壤POC含量在10年尺度上显著增加，与农田相比，1代10年与15年的POC含量分为是其3.0倍和2.7倍，但其含量在二代林中明显低于一代林，因此，杨树代次的更替将增加土壤碳库损失。.从土壤碳组分来看，活性碳库（POC）与土壤有机碳有相似的变化趋势；不同林龄下土壤团聚体含量发生显著变化，在15年尺度上，粗团聚体（2000-200µm）含量较农田增加量超过13%，而<2µm粒组的含量则显著下降。从有机碳在各团聚体的分布来看，其变化最大的集中在2000-200µm粒组、200-20µm及20-2µm粒组，其中，2000-20µm粒组中有机碳含量在10年尺度上较农田增加14.2%，在15年尺度上土壤有机碳增加16.3%，200-20和20-2µm在10年林龄和15年林龄的土壤中有机碳分别增加13.9%、16.1%和22.8%、23.1%；土壤呼吸测定结果表明，相对于农田而言，不同林龄下土壤呼吸量是不足农田的50%，且二代林比一代林呼吸量低20%；室内矿化研究表明，土壤呼吸商与土壤有机碳矿化量随林龄的增加而降低，不同林龄下的土壤有机碳矿化速率是农田矿化速率的14%~20%；表明土壤有机碳随林龄的增加而增加；不同林龄下的土壤酶活性差异较大，土壤磷酸酶、脲酶、蔗糖酶，过氧化氢酶的活性随林龄而增加，但随代次的增加而降低。.高通量测序显示，真菌与细菌群落结构被显著改变，其中，细菌16S基因定量结果表明，农田转化为林地后细菌丰度急剧下降，10年处理与农田相比细菌丰度降低了41%，并且随着栽培时间的延长，真菌丰度在15年和20年下分别比农田降低了65%和73%，使得真菌/细菌相对比例随着栽培年限逐渐显著提高。研究结果证