【摘 要】
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在山地生态系统中,气候、植被以及土壤性状随海拔变化会呈现有规律的垂直地带性变化,作为参与生态系统碳循环的土壤有机质及其组分也会遵循一定规律随之变化,掌握这些规律对于科学合理地调节山地土壤碳循环和维护生态系统健康具有重要意义。近些年来,国内外学者对不同区域山地生态系统下土壤有机碳分布规律及其影响因素做了大量的研究,但针对太行山区的研究少有涉及。基于此,本文以太行山区阜平县不同海拔自然植被类型下的土壤
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在山地生态系统中,气候、植被以及土壤性状随海拔变化会呈现有规律的垂直地带性变化,作为参与生态系统碳循环的土壤有机质及其组分也会遵循一定规律随之变化,掌握这些规律对于科学合理地调节山地土壤碳循环和维护生态系统健康具有重要意义。近些年来,国内外学者对不同区域山地生态系统下土壤有机碳分布规律及其影响因素做了大量的研究,但针对太行山区的研究少有涉及。基于此,本文以太行山区阜平县不同海拔自然植被类型下的土壤为研究对象,通过典型样地取样和室内分析相结合的方法获取基础数据,对比土壤有机碳及其组分在不同海拔梯度上的差异,辨析分布差异原因;通过多元线性回归分析和双因素方差分析,探究海拔、土壤理化性质、土层对土壤有机碳组分的影响,主要研究结果如下:(1)在219~2000m海拔区间内土壤有机碳(TOC)、活性有机碳组分(微生物量碳MBC、易氧化有机碳ROC、可溶性有机碳DOC)整体上表现为随海拔的升高而增加的趋势,并随土层的加深而降低。其TOC、ROC、MBC和DOC的含量变化区间分别在 5.02~37.93 g·kg-1、0.27~3.55 g·kg-1、9.24~64.51 mg·kg-1 和75.46~413.78 mg·kg-1,且在不同海拔梯度下差异显著;各活性有机碳组分占土壤总有机碳的比率趋势是易氧化有机碳>微生物量碳>水溶性有机碳,比率值分别介于 2.52~13.90%、0.23~1.38%、0.14~0.32%之间。(2)不同海拔下土壤有机碳组分储量具有明显的“表聚”现象,在垂直方向上,随着土层的加深逐渐降低。0~40 cm土层内TOC、MBC、ROC、DOC储量均表现为 2000 m>1800 m>1400 m>1000 m>700 m>250 m,有机碳组分储量值在46.09~207.07t·hm-2、1.39~10.67 t·hm-2、4.06~13.37 g·m-2、0.50~2.19 g·m-2之间,表明在太行山区草甸植被下的土壤固碳能力更强。(3)不同海拔下碳库管理指数(CMI)、碳库指数(CPI)、碳库活度指数(LI)总体上均表现为随海拔升高而递增的趋势。其中CMI的含量变化在100.00~1 287.22区间。除CMI在250 m与700 m海拔下土壤变化差异不显著外,CMI值变化在其余海拔下土壤差异均显著,表明在2000 m海拔下的土壤有更高的碳库质量。低海拔区域,我们要进行退耕还林等措施提升土壤碳库质量。(4)土壤全氮、碱解氮、速效钾、全磷、CEC与土壤有机碳组分显著正相关,土壤容重、pH与土壤有机碳组分显著负相关,全钾、有效磷和机械组成与土壤有机碳组分无明显相关关系;双因素方差分析结果表明,海拔、土层深度以及海拔与土层深度交互作用对有机碳及其组分影响最大。综上,阜平县土壤有机碳及其相关组分表现出明显的垂直地带性规律,海拔越高越有利于土壤有机碳积累,碳库越稳定。是该地区开展生态系统调节时应该关注的主要方面。本文以期为太行山区合理利用土地、植被恢复与碳库保护提供科学依据及技术支撑。
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