莽山东部森林土壤碳密度分布特征及其影响因素

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陆地生态系统碳库分配格局与动态变化是全球碳循环研究的焦点。土壤碳库作为地球表层系统最大的碳储存库,对温室效应和全球气候变化起着至关重要的作用。森林生态系统是陆地生态系统中最大的碳库,是CO2的重要吸收汇。对森林土壤中有机碳库的动态变化及调控机理的研究成为预测和控制全球气候变化的一项重要的基础性工作。文章通过初步探究莽山国家森林公园东部地区土壤有机碳密度分布特征及其影响因素,服务于土壤碳汇评价,为研究不同森林类型及区域性土壤碳循环和碳汇功能提供重要参考。研究地为莽山国家森林公园东部,在4种不同海拔高度(即1000m以下,1000-1300m,1300-1600m,1600-1902m)有代表性的植被类型内设置大小为20m×33.3m的15个标准样地。在每个样地内沿对角线设置3个土壤样方并挖掘土壤剖面,剖面深度为100cm,按0-20cm,20-40cm,40-60cm,60-100cm,采用环刀法和混合取样方法分层取样,并进行室内实验分析。结果表明:(1)土壤有机碳密度大小:0-20cm表层土壤有机碳密度介于38.62-115.44t-ha-1之间,平均密度为74.12t-ha-1;0-100cm层介于94.64-277.93t·ha-1之间,平均密度为175.34t·ha-1。(2)土壤有机碳密度分布规律:0-100cm层土壤有机碳密度随经度的增加而增加,随纬度的增加而减少,即土壤有机碳密度由西向东递增,由南向北递减;0-20cm层的土壤有机碳密度随海拔的升高,呈现出先降低再升高的趋势;土壤有机碳密度随土壤深度的增加而呈减小的趋势,大小顺序为:0-20cm层>20-40cm层>40-60cm层≈60-100cm层。(3)土壤有机碳密度的物理影响因素:分析土壤有机碳密度与海拔、容重、田间持水量、土壤质地和分形维数的相关关系,结果显示,土壤有机碳密度与海拔高度之间存在显著相关性(p<0.05),两者之间呈三次多项式关系;土壤容重的大小与土壤有机碳的含量之间具有显著地负相关关系(P0.01);土壤有机碳密度与田间持水率呈极显著的正相关关系(p<0.01);土壤有机碳含量与土壤砂粒含量、粉粒含量和黏粒含量之间相关关系均不显著(p>0.05);土壤碳密度与土壤分形维数之间相关关系不显著(p>0.05)。(4)土壤有机碳密度的化学影响因素:分析土壤有机碳与pH值、有效养分和全量养分的相关关系,结果显示,土壤碳密度与土壤pH值之间相关关系不显著(p>0.05);土壤有机碳密度与有效磷含量、有效钾含量、有效镁含量、有效锰含量、有效铜含量和有效锌含量都呈极显著正相关关系,土壤有机碳密度与有效钙含量呈显著正相关关系,土壤有机碳密度与有效铁含量相关关系不显著;土壤有机碳密度与全氮含量呈极显著正相关关系,与全磷含量、全钾含量相关关系不显著。
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