采伐剩余物对中亚热带人工林土壤有机碳动态的影响机制

Even though logging residue plays an important role on soil organic carbon dynamics in forest ecosystems, its influencing mechanism is not clear. In this research application, we are going to conduct a field mesocosm and a laboratory experiment in a mid-subtropical forest plantation. In the field mesocosm experiment, artificial soil columns were established to study: 1) the effects of different logging residues (branch,foliage and root) on soil organic carbon pool and fractions (non-protected free, physically protected, chemically protected, and biochemically protected organic carbon fractions); and 2) investigate the differences of these influencing processes under different soil horizons.In the laboratory experiment, 13C-labelling technique and soil column incubation will be used to verify the logging residues-induced "incorporation contribution" and "priming effect" as well as their net balance.Based on above contents, we will clarify the influencing mechanism of logging residue on soil organic carbon dynamics in the mid-subtropical forest plantation. The outcome of this study will provide new insights into carbon cycling in forest plantations, and also provide scientific basis for management of logging residue in forest plantations. This research has a strong theoretical and practical significance.

森林生态系统中，尽管采伐剩余物对土壤有机碳动态变化具有重要影响，但是其内在驱动机制尚不完全清楚。本项目拟以中亚热带典型人工林为研究对象，在野外：采取人工土柱控制试验，模拟不同采伐剩余物（枝、叶和根）输入，对比研究它们对土壤有机碳总量与组分（游离活性、物理保护、化学保护和生物化学保护有机碳）的影响规律，并明确这些影响在土壤各剖面层次上的差异性；在室内：利用稳定同位素（13C）标记示踪技术，结合土柱培养试验，试图探明不同采伐剩余物对土壤有机碳的"输入贡献"与"激发效应"及净平衡。以期系统阐明采伐剩余物对土壤有机碳动态变化的影响机制。研究结果将丰富人工林土壤碳循环的基础理论，为人工林采伐剩余物管理提供科学支撑，具有较强的理论价值和现实意义。

森林生态系统中，尽管采伐剩余物对土壤有机碳动态变化具有重要影响，但是其内在驱动机制尚不完全清楚。本项目以位于我国江西省泰和县千烟洲生态研究实验站境内的中亚热带典型人工林（马尾松、木荷）为研究对象，利用人工土柱控制试验，模拟不同采伐剩余物（枝、叶和根）输入，对比研究它们对土壤有机碳总量与组分（游离活性、物理保护、化学保护和生物化学保护有机碳）的影响规律，并明确这些影响在土壤各剖面层次上的差异性。研究结果表明：在马尾松和木荷林中，相比于采伐剩余根和枝，采伐剩余叶具有更高的分解速率（p<0.05），其中在木荷林中，根在20-40 cm具有更高的分解速率（p<0.05）、且显著高于枝的分解（p<0.05）。采伐剩余根、枝、叶的输入并未显著影响原有凋落物的分解速率（p>0.05），即并未表现出激发效应。采伐剩余叶中有机碳的分解去向主要以CO2排放为主，且主要出现在添加初期（前4个月）。马尾松和木荷林中，采伐剩余物（根、枝、叶）的输入均未对0-10、10-20、和20-40 cm土壤有机碳含量产生显著影响（p>0.05），且并未显著影响土壤有机碳的组分特征（未受保护、物理保护、化学保护和生物化学保护有机碳）（p>0.05）。稳定同位素（13C）示踪研究结果同样表明，马尾松和木荷的采伐剩余根、枝、叶的输入均未显著影响原有土壤有机碳的动态。因此，本研究基本阐明了采伐剩余物（根、枝、叶）对中亚热带人工马尾松和木荷林下土壤有机碳动态变化的影响机制。这些研究结果丰富了我国亚热带人工林土壤碳循环的基础理论，为我国亚热带人工林采伐剩余物管理提供科学支撑，具有较强的理论价值和现实意义。