西南喀斯特石漠化长期植被恢复对土壤有机碳累积与矿化的影响

全球大气中CO_2浓度不断上升,“减源增汇”已经成为国内外研究的热点。土壤碳汇具有很大的碳中和潜力,在全球碳循环中发挥着重要的作用。植被恢复不仅明显改变了地上覆被、影响了土壤有机碳的输入和输出,不同显著改变了土壤理化性质、土壤酶活性,势必明显影响土壤有机碳库。因此研究揭示植被恢复对土壤有机碳积累和矿化的影响对减少碳排放和增加碳固存具有重要意义。本研究选取了西南喀斯特贵州关岭-贞丰花江喀斯特高原峡谷地区的皇竹草(Pennisetum sinese)种植、砂仁(Amomum villosum)种植、金银花(Lonicera japonica)种植、花椒(Zanthovylum bungeanums)种植、火龙果(Hylocereus undatus)种植、柏木(Cupressus funebris)种植、柚木(Tectona grandis)种植等7种石漠化植被恢复的土壤为研究对象,以裸地为对照样地,采集0-5cm、5-10cm和10-15cm土层的土壤样品。研究不同植Medical apps被恢复措施土壤总有机碳及其组分(惰性有机碳、易氧化有机碳、可溶性有机碳和微生物生物量碳)的分布积累特征,以及有机碳矿化特征,并利用相关性分析和冗余分析(RDA)探讨石漠化长期植被恢复影响土壤有机碳积累与矿化的关键因子及内在驱动机制。主要研究结果如下:(1)长期植被恢复对喀斯特石漠化土壤有机碳的积累有显著影响。7种植被恢复措施中,金银花种植的土壤有机碳含量和储量均最大,分别为37.71 g·kg~(-1)和18.72 t·hm~(-2)。柏BMN 673体内实验剂量木和金银花种植的土壤惰性有机碳含量、可溶性有机碳的含量和储量均大于其它植被恢复措施及对照样地(裸地),且金银花种植的土壤惰性有机碳储量最大,为12.40 t·hm~(-2)。而皇竹草和砂仁种植的土壤易氧化有机碳含量和储量均显著低于对照样地。金银花、柏木和柚木恢复措施显著提高了土壤有机碳含量和储量、惰性有机碳含量及其在总土壤有机碳中的占比;皇竹草和砂仁恢复措施显著降低了土壤有机碳含量和储量,显著提高了土壤有机碳组分中可溶性有机碳和微生物量碳的占比。土壤有机碳积累与土壤酶活性、理化性质之间存在显著相关性。(2)喀斯特石漠化长期植被恢复不仅显著改变了土壤有机碳矿化速率,同时明显影响着土壤有机碳矿化温度敏感性(Q_(10))。7种植被恢复措施中,柚木、柏木和金银花种植的土壤有机碳矿化速率均大于其它植被恢复措施与裸地;柚木和柏木种植的土壤有机碳矿化Q_(10)显著低于其它植被恢复措施。植被恢复显著加强了土壤有机碳矿化过程,提高了有机碳矿化的温度敏感性。此外,研究还发现β-1,4-葡萄糖苷酶、β-1,4-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶、碱性磷酸酶GW-572016、含水量、全氮、全磷、C/N、C/P与土壤有机碳矿化存在一定显著和极显著的相关关系,但β-D-纤维素二糖水解酶、亮氨酸氨基肽酶、蔗糖酶、p H、容重、N/P与土壤有机碳矿化不存在显著的相关关系。(3)土壤有机碳积累与矿化存在显著相关关系。土壤总有机碳、惰性有机碳和易氧化有机碳与土壤有机碳矿化速率、累积矿化量呈显著相关(P<0.05),ROC/TSOC与有机碳矿化速率、累积矿化量呈极显著相关(P<0.01)。但可溶性有机碳与任何有机碳矿化指标(矿化速率、累积矿化量和累积矿化率)均无相关性(P>0.05)。(4)冗余分析结果显示,含水量、全氮、C/N、亮氨酸氨基肽酶、p H和容重六个土壤环境指标是植被恢复影响土壤有机碳积累与矿化的主要因子,特别是土壤全氮,可能与土壤有机碳积累存在更为直接的正向影响关系。(5)在西南喀斯特石漠化地区进行金银花、柏木和柚木(藤本植物、乔木林)种植进行植被恢复有利于土壤有机碳碳储存,而皇竹草和砂仁(草本植物)种植的植被恢复措施不利于土壤有机碳储存。研究结果为西南喀斯特石漠化地区植被科学恢复提供了重要的科学依据,也对减少土壤碳排放、增加碳固存应对全球气候变化具有重要意义。