不同土地利用方式对亚热带森林土壤碳库构成及CO2通量的影响

土地利用变化对森林生态系统碳循环和全球气候变化具有显著的影响。我国亚热带地区具有生态系统生产力高、碳贮量大、生态系统对气候响应多样等特点。然而，有关土地利用变化对该生态区土壤碳过程的影响机制还缺乏深入系统的研究。本项目拟通过野外调研、定位试验及室内培养相结合的方法，综合应用NMR、FTIR、荧光光谱、元素分析、PLFA以及动态气室-IRGA法等分析技术，研究不同土地利用方式对亚热带森林土壤碳库构成、有机碳矿化和CO2通量的影响，旨在明确不同土地利用方式对土壤有机碳组分及其化学结构的影响结果；探明不同土地利用方式下土壤碳组分和CO2通量的变化规律；结合土壤有机碳矿化和微生物多样性动态变化的研究，揭示不同土地利用方式对森林土壤碳动态过程的影响机制。为探明土地利用变化对陆地生态系统土壤碳过程的影响机制提供基础资料，为科学估算我国亚热带地区森林土壤的碳库动态和森林生态系统的碳汇功能提供科学依据。

土地利用变化对森林生态系统碳循环和全球气候变化具有显著的影响。然而，有关土地利用变化对亚热带土壤碳过程的影响机制还缺乏深入系统的研究。本项目研究了不同土地利用方式对土壤碳储量、活性碳库以及有机碳化学结构的影响，通过定位实验研究了土地利用变化对土壤CO2通量的影响以及不同经营管理措施对板栗林土壤温室气体排放的影响，取得的主要研究结果如下：.1. 常绿阔叶林改造为板栗林后，土壤表层（0-20 cm）和亚土层（20-40 cm）有机碳储量、水溶性有机碳（WSOC），热水溶性有机碳（HWSOC），微生物量碳（MBC）和易氧化碳（ROC）含量存在不同程度的下降；上述土地利用变化导致土壤表层烷氧碳含量、芳香碳含量以及芳香度均显著降低，而烷基碳含量和A/O-A值均显著增加。常绿阔叶林、马尾松林、板栗林和雷竹林4种林分土壤表层有机碳含量按以下次序递减：雷竹林>常绿阔叶林>马尾松林>板栗林，且板栗林以粉黏粒结合态碳为主，其它林分土壤则以粗砂结合态碳为主；随着土壤颗粒变细，烷基碳比例增加，烷氧碳比例减少，A/O-A值和疏水碳/亲水碳比值依次增加。.2. 雷竹林土壤（20-40 cm和40-60 cm土层）的WSOC含量显著高于水稻田；但水稻田和雷竹林土壤的HWSOC和MBC含量均无显著影响。水稻田改造为雷竹林后，土壤有机碳的烷氧碳比例显著增加，而芳香碳比例以及A/O-A值和芳香度均显著减少，烷基碳比例无显著变化。.3. 常绿阔叶林改造为毛竹林后，土壤总呼吸速率、异养呼吸速率以及自养呼吸速率均显著增加，但土地利用方式没有改变土壤呼吸组分与环境因子（包括土壤温度、含水量、WSOC和MBC）的相关性。水稻田改造为雷竹林，显著降低土壤年累积CO2排放通量，却增加土壤呼吸的温度敏感性指数Q10。.4. 研究了施肥和林下植被管理对板栗林土壤温室气体排放的影响，结果表明，三种施肥管理（无机肥、有机肥、有机无机混合肥）均显著增加板栗林土壤CO2和N2O的排放，而对土壤CH4吸收有不同程度的抑制作用；去除林下植被可以显著增加土壤CO2，N2O排放以及CH4吸收；种植紫花苜蓿和种植黑麦草均显著增加了土壤CO2和N2O的排放，却降低了CH4的吸收。.本项目历时4年，共发表文章17篇，研究结果可以为探明土地利用变化和经营措施对陆地生态系统土壤碳过程的影响机制提供基础资料。.