青藏高原典型固沙植物细根动态及其对土壤有机碳的影响

Gonghe Basin of Tibetan Plateau is one of the regions seriously affected by desertification in China. Vegetation restoration is an effective way to control desertification and improve environment in this region. After vegetation restoration, the organic matter and nutrients were continuously transported into the soil by plant root growth, death and decomposition. Fine root with a fast turnover and decomposition rate, it is an important part of soil organic carbon inputs. In this study, auger method and buried litterbags method are selected to study the fine root production and turnover of typical sand-fixing plantation Caragana intermedia in Gonghe Basin. Investigate the trends of fine root production and turnover change with the increase of plantations age, analysis the effect factors, and then comprehensively reveals the mechanism of the fine root dynamics effects on soil organic carbon. This study could provide a theoretical basis for an accurate assessment of soil carbon pool for alpine sandy land, and provide a reference for the sustainable management of plantations in alpine sandy land.

青藏高原的共和盆地是全国土地沙漠化危害最严重的区域之一。植被恢复是控制该区沙漠化和改善区域环境的一个有效措施。在沙漠化土地进行植被恢复后，植物根系通过生长、死亡和分解源源不断地向土壤输送有机质和养分，而根系中细根的周转速率和分解速率较快，是土壤有机碳输入的重要组成部分。本项目以共和盆地典型固沙植物中间锦鸡儿为研究对象，应用传统的根钻法和埋袋法研究不同林龄中间锦鸡儿细根生产与周转的变化趋势，并对其影响因素进行分析，进而全面系统地揭示中间锦鸡儿细根动态对土壤有机碳的影响机制，为准确评估高寒沙地土壤碳库提供理论依据，为高寒沙地人工植被的可持续管理经营提供参考。

荒漠区单位面积土壤有机碳含量较低，但是巨大的面积使整个荒漠区生态系统具有可观的碳储量。了解荒漠区植被恢复过程中根系对土壤有机碳的影响对于全球和区域碳循环有重要意义。本项目以青海共和盆地沙丘上不同林龄中间锦鸡儿人工林为研究对象，对根系分布、细根（1mm＜D≤2mm和D≤1mm）分解及碳释放、细根动态（D≤1mm）及其与主要环境因素的相关性进行了研究，并估算细根（D≤1mm）年有机碳归还量对土壤有机碳储量的贡献。结果表明，中间锦鸡儿人工林根系生物量随林龄的增加而增加，随土层的加深呈减少趋势，约82%的根系分布于0～60cm土层。所有林龄中间锦鸡儿D≤1mm的细根比1mm＜D≤2mm的细根更难分解，碳释放更慢。细根（D≤1mm）年生产量、年死亡量和年周转率均随林龄增大而增加。相关分析结果表明，细根年生产量与土壤容重具有极显著相关性（P＜0.01），与土壤全氮、全磷含量、8月份和9月份的土壤温度具有显著相关性（P＜0.05）。细根年死亡量与土壤容重、土壤全氮和全磷含量具有极显著相关性（P＜0.01），与8月份和10月份土壤温度具有显著相关性（P＜0.05）。中间锦鸡儿人工林0～60cm深度的土壤有机碳储量随着林龄的增加显著增加。在0～20cm深度，细根（D≤1mm）年有机碳归还量占土壤有机碳储量的百分比随着林龄的增加先增加后降低，在16年生人工林达到最大值（0.8%）。在20～40cm和40～60cm深度，细根（D≤1mm）年有机碳归还量占土壤有机碳储量的百分比随着林龄的增加而增加，30年生人工林20～40cm和40～60cm深度细根年有机碳归还量占土壤有机碳储量的百分比分别为1.13%和1.19%，说明随着林龄的增加，细根（D≤1mm）对深层土壤有机碳储量的贡献更大。0～60cm深度细根（D≤1mm）年有机碳归还量占土壤有机碳储量的百分比随着林龄的增加而增加，16年生和30年生人工林分别为0.77%和0.75%。尽管中间锦鸡儿人工林每年通过D≤1mm细根进入土壤中的有机碳占现存土壤有机碳储量的比例较小，但从长时间尺度来看，其对高寒沙化生态系统地下有机碳的补充具有重要作用。