黄土高原次生林演替过程土壤有机碳库及其化学组成响应特征

为探明黄土高原次生林演替过程中土壤有机碳库及其化学组成演化特征,选取陕北黄土高原黄龙山林区次生林演替初级阶段(山杨林)、过渡阶段(山杨、辽东栎混交林)和顶级阶段(辽东栎林)样地为研究对象,分析不同土层深度(0~10、 10~20、 20~30、 30~50和50~100 cm)土壤有机碳含量、储量和化学组成变化特征.结果表明:(1)土壤有机碳含量和储量随次生林演替过程显著增加(P<0.05),土壤有机碳含量随土层深度增加显著降低,土壤有机碳储量从初级阶段的64.8Mg·hm^(-2)增加至顶级阶段的129.2Mg·hm^(-2),增加了99%.(2)次生林演替过程中,表层(0~30 cm)土壤有机碳中结构简单、相对易分解的脂肪族碳组分相对含量减少,结构复杂、相对难分解的芳香族碳组分相对含量增加,表明表层土壤有机碳化学组成稳定性随次生林演替过程显著提高,而深层(30~100cm)土壤有机碳化学组成稳定性表现为先增加后降低,即过渡阶段>顶级阶段>初级阶段.(3)次生林演替过程中,初级阶段和过渡阶段土壤有机碳化学组成稳定性随土层深度增加显著增加,顶级阶段整体上趋于稳定,深层土壤碳稳定性略有降低.(4)Pearson相关性分析表明,次生林演替过程中,土壤有机碳储量、化学组成稳定性均与土壤全磷含量呈显著负相关.总的来说,次生林演替过程中0~100cm土壤有机碳含量及储量均显著提升,扮演了“碳汇”的角色,且随次生演替过程,表层(0~30cm)土壤有机碳化学组成稳定性显著增加,深层(30~100 cm)土壤有机碳化学组成稳定性先增加后降低.

玉米秸秆覆盖还田量对免耕土壤有机碳中红外光谱特征的影响

依托位于中国东北黑土地区长期免耕玉米秸秆还田试验平台,分析了不同秸秆还田量(0、33%、67%和100%)连续归还8年后表层(0~5 cm)、中层(20~40 cm)和深层(60~100 cm)土壤有机碳中红外光谱特征,评价了玉米秸秆还田量对免耕土壤碳化学组成和稳定性的影响。结果表明:与免耕无秸秆覆盖还田相比,33%与100%秸秆还田均有利于表层和中层多糖组分的积累,但前者降低了表层土壤碳组成多样性,而后者有利于各层次土壤碳化学稳定性的维持;67%秸秆还田提高了深层土壤碳化学稳定性。综上,当秸秆资源充足时,免耕结合100%全量秸秆还田可在提高0~40 cm土层微生物可利用碳底物的基础上,维持土壤碳的化学稳定性。秸秆还田量与土壤中红外光谱特征间无线性关联,表明亟需挖掘不同秸秆还田量处理下土壤碳周转的微生物参与机制。