垦殖对三江平原沼泽湿地土壤呼吸速率的影响(一)

2019-04-22 作者: jiping 浏览: 941 次

摘要: 2004年, 毛果苔草沼泽、小叶章草甸、旱田及水田土壤 通过土壤呼吸释放的碳量分别为(3.1 ±0.5)、(4.8 ±0.7)、(2.8 ±0.4)、(2.2 ±0.3)tC· hm-2·a-1。沼泽湿地开垦为农田后, 土壤呼吸作用减弱。这可能与沼泽湿地转变为....

2004年, 毛果苔草沼泽、小叶章草甸、旱田及水田土壤 通过土壤呼吸释放的碳量分别为(3.1 ±0.5)、(4.8 ±0.7)、(2.8 ±0.4)、(2.2 ±0.3)tC· hm-2·a-1。沼泽湿地开垦为农田后, 土壤呼吸作用减弱。这可能与沼泽湿地转变为农田后系统小气候、土壤地下过程 (地上、地下部分生物量比例和微生物区系等)的变化、残留物 被移走、土壤有机质含量降低和土壤碳的输入减少有关, 而且农田由于耕作等剧烈人为活动引起的土壤物理性质 (孔隙度、团聚体结构等)的变化也会影响土壤呼吸速率。

小叶章草甸土壤呼吸速率显著高于水田土壤(P<0.001), 这可能是由两方面的因素造成的。一是土壤水分的影响。在每年的5月初至8月底, 水田土壤在人工管理措施下处于 持续淹水状态, O2的扩散传输以及微生物活性 受到抑制从而限制了对土壤有机碳的分解 , 而小叶章草甸则依靠大气降水季节性积水, 与水田相比, 其淹水时间大为缩短, 故淹水对其土壤CO2 产生和排放的抑制作用较弱;二是可能受土壤有机碳的影响。土壤呼吸释放CO2过程是微生物参与下 有机质分解的复杂生物化学过程, 土壤中可供微生物呼吸消耗的 有效底物量制约着CO2的释放, 戴万宏等研究表明, 土壤CO2排放量与 土壤有机碳含量呈极显著正相关。

Larionova等在莫斯科西部地区的白杨-白桦混交林地和 农牧交错地带发现林地土壤呼吸速率高于农田, 且差异显著, 他认为造成这种现象的主要原因是林地土壤与农田土壤 碳密度存在差异 。Motavalli等发现森林砍伐变成农田的5a中, 土壤表层有机碳最先也最易被流失而使农田表层土壤呼吸 显著低于林地表层土壤。吴建国等、王小国等、王旭等 观测到森林开垦为旱田后土壤呼吸速率降低也是由 土壤有机碳含量减少造成的。本研究的水田于1997年开垦, 土壤耕作层有机碳含量为24.9 g·kg-1。而小叶章草甸土壤上层(包括草根层、腐殖质层以及过渡层) 有机碳含量为105.6 g·kg-1 , 水田土壤有机碳含量仅为小叶章草甸的24%。沼泽湿地开垦后, 除农田土壤养分如碳氮含量降低外(表1), 还导致土壤容重增加和孔隙度减少, 这些变化均在一定程度上限制了土壤呼吸作用强度。

表1 沼泽湿地及农田土壤基本性质

土地类型 土壤有机碳/(g·kg-1) 可溶性有机碳/(g·kg-1) 全氮/(g·kg-1) C/N pH
毛果苔草沼泽 268.9±41.3 6.3±0.5 16.1±3.1 18.6 5.8
小叶章草甸 105.6±24.2 3.0±0.3 9.4±2.1 13.0 5.7
旱田 21.9±6.0 0.7±0.4 2.4±0.6 12.5 6.3
水田 24.9±6.1 0.9±0.5 3.3±1.0 11.4 5.8
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