温带次生林土壤碳周转驱动力及碳储存内稳性维持机制的研究

土壤碳库的稳定性主要取决于地表和根系有机物的输入和土壤中碳排放之间的平衡。土壤碳周转与碳储存的内稳性是土壤碳循环的两个相辅相成的过程。在全球变化趋势日益严峻的情况下，加强这两个方面的研究可以充分发挥土壤碳库在维持大气CO2浓度方面所起的作用。本项目的主要目的是探讨在针阔混交林区各生物和非生物因子对土壤碳周转及土壤中各存在形式的有机碳的调控作用。在不同坡向和坡位情况下，研究土壤温度和湿度的变化对土壤有机碳的影响。通过凋落物分解试验和凋落物空间置换试验，研究地表有机物输入的不同对土壤有机碳的影响。结合各土壤呼吸组分的测定，从有机碳的存在形式探讨土壤中有机碳的动态变化过程。通过本研究，在理论上可以明确森林生态系统内哪一类生态因子如何通过影响不同存在状态的碳组分而调节土壤碳库；在实践中可为将来如何通过森林经营管理措施提高土壤碳库容量提供理论支撑。

按照任务书规定的基本内容和要求，本项目以典型集水区的温带森林群落为主要研究对象，开展了：1）森林生态系统碳储量垂直空间分配及其变化规律；2）林分类型对凋落物分解和土壤有机碳周转的影响；3）土壤基础呼吸和温度敏感性的空间变异及其驱动因子；4）土壤活性碳与土壤有机碳累积速率等几个方面的研究。试验结果表明：在小蛇沟集水区，森林生态系统的碳储量平均为14814 g C•m-2，其中阔叶林为15924 g C•m-2，针叶林为15155 g C•m-2，混交林为13364 g C•m-2，在所有的碳库组成中，乔木层的碳储量占到66.48%，土壤层的占到30.03%。年土壤碳排放量也以阔叶林的最高，为733.49 g C•m-2•yr-1，混交林的次之，为618.06 g C•m-2•yr-1，针叶林的为407.80 g C•m-2•yr-1；土壤碳排放过程中的异养呼吸驱动了土壤有机碳的周转，以混交林的周转速率最高为11%，阔叶林的为9.5%，针叶林的为8.4%。土壤呼吸的温度敏感系数反映了土壤有机物周转对温度的响应，在森林群落之间和之内都表现出较大的空间差异，主要受到土壤pH值、土壤碳氮比、以及土壤容重、土壤有机碳和全氮含量变异性的影响；而基础土壤呼吸和温度敏感性的共同变异却主要受到乔木胸径、土壤pH值，以及土壤全氮含量、土壤pH值和土壤容重等的异质性的影响。土壤微生物生物量碳是土壤有机碳的重要组成部分，也是周转最快的活性碳组分。土壤微生物生物量碳氮主要受到土壤pH值和土壤有机碳、全氮含量的影响。土壤微生物生物量碳在土壤有机碳中所占比例还反应了土壤有机碳的积累状态，在混交林群落中，油松和针叶树种所占比例的增加有助提高土壤有机碳的积累速率，与此相反，土壤有机碳的积累速率则随着辽东栎和阔叶树种的增加而呈现逐渐降低的趋势。.土壤有机碳的周转既取决于土壤异养呼吸的强度，又受到土壤中有机物含量的影响。基础土壤呼吸速率和温度敏感则主要由树木长势和土壤理化性状的变异性所调控。在众多的生态因子中，土壤pH值以及土壤养分含量等通过影响土壤微生物活性，进而主导了土壤有机碳的周转进程。. 在该基金的资助下，项目产出主要有：通过对以上研究结果整理分析，已在国际SCI收录的期刊上发表学术论文一篇，整理并投稿中文文章一篇。培养硕士研究生一名。