间伐对杉木人工林土壤有机碳组分及周转的影响

Soil organic carbon fractions and stability are greatly affected by forest management. In this project, the short-term and long-term effects of thinning on soil organic carbon fractions and turnover were studied in Chinese fir plantation. An improved physical and chemical fractionation method was used to study soil organic carbon in active, stable and inert pools in different thinning intensity and different periods after thinning. The characteristics of soil organic carbon turnover in the three fractions were estimated by laboratory incubation and first order kinetic equation.Soil physical, chemical and biological properties of the different thinning treatments were analyzed,especially to analysis the relationship between the soil microbial diversity and soil organic carbon fractions. Combined the temporal and spatial variation of δ13C value in the soil profile.The soil physical, chemical and biological role were evaluated to explain the difference among soil organic carbon fractions in the different thinning treatments.A preliminary mechanism of thinning impact on soil organic carbon fractions in Chinese fir plantation would be clarified by the study.It is of important to further understand the effect of thinning on the stability of soil carbon pool and the carbon cycle.

人工林经营管理对土壤有机碳组分及其稳定性有着显著影响。本项目以不同时期间伐（分别为1997年和2011年间伐）的杉木人工林为研究对象，研究间伐对土壤有机碳组分及周转的影响。通过改进的Zimmermann物理－化学协同分组法，分析间伐后不同时期不同间伐强度下土壤活性、稳定性和惰性有机碳的变化规律及在各碳库的分配特征；采用室内培养和一级动力学方程，研究土壤有机碳不同组分的周转特性；测定不同间伐处理下土壤物理、化学和生物学性质的变化，重点分析土壤微生物多样性与有机碳组分的相互关系，结合土壤剖面δ13C值的时空变化特征，深入分析不同间伐处理下土壤有机碳组分变化的物理、化学和生物学调控作用，初步阐明间伐影响杉木人工林土壤有机碳库稳定性的主导机制，这对于进一步了解人工林间伐对土壤碳库稳定性和碳循环过程具有重要意义。

间伐作为一种重要的营林技术措施，通过对林分密度的调控，不仅对林分生长和林内环境有着重要影响，同时也对土壤碳库碳输入和碳输出过程产生深远的影响。本项目研究了不同间伐强度下土壤有机碳及其组分变化，从有机碳来源着手，分析了地上/地下凋落物的输入特征，土壤物理、化学和生物学性质的变化，深入探讨了间伐后土壤有机碳及其组分与主要影响因素的内在联系，揭示了间伐对土壤有机碳库的影响及其变化规律。间伐2年后，浅层（0-20 cm）土壤活性有机碳和总有机碳含量随间伐强度增加而增大，但稳定性有机碳含量没有显著变化；间伐5年后，仅强度处理0-10 cm土层大团聚体有机碳含量显著高于对照。间伐15年后，土壤活性、稳定性和总有机碳含量在不同间伐处理之间没有显著差异；间伐18年后的样地，不同粒径团聚体有机碳含量在不同间伐处理之间也没有统计上的显著差异。间伐后短期内土壤活性和总有机碳含量的增加，主要受林分郁闭度降低，导致土壤温度增加，促进了土壤微生物和酶活性，加速了凋落物和细根分解，进而增加了土壤活性有机碳和总有机碳含量；同时间伐提高了林下植被多样性和生物量，增加了凋落物输入，补偿了林内微环境变化导致的有机物快速分解。间伐后随时间推移，不同间伐处理之间林分结构和林内环境趋于一致，地上/地下凋落物的输入量和分解速率接近，尽管不同间伐处理之间少量土壤理化性质指标存在一定差异，但并没有显著改变土壤总有机碳及其组分的空间分布格局。因此，在50%间伐强度内，杉木两次间伐仅在短期内影响土壤活性和总有机碳的变化，不会显著改变稳定性有机碳的含量；在一个轮伐期内，间伐不会影响土壤有机碳及其组分的变化。本研究明确了间伐后土壤活性、稳定性有机碳组分的短期和长期变化特征及其空间分布格局，揭示了间伐对土壤有机碳及其组分的影响机制。研究结果对于今后评估森林经营管理对碳循环影响提供了重要的理论依据。