三峡库区主要森林植被类型土壤有机碳研究

本文选择长江三峡库区马尾松针叶林、栎类混交林等11种主要森林植被类型土壤有机碳（SOC）为研究对象，采用土壤类型法和植被类型法分别对三峡库区土壤类型背景碳库及主要森林植被类型下土壤总有机碳库进行了估算，并对三峡库区主要森林植被类型SOC的组成、分配特征及其影响因子进行了分析，探讨库区主要森林植被类型下SOC的分配规律及其与各影响因子间的关系。主要结论如下： （1）采用土壤类型法估算的三峡库区0～20 cm和0～100 cm土层平均SOC密度分别为3.20 kg／m2和12.59 kg／m2；SOC总贮量分别为190.48×10～6 t和750.51×10～6 t。各土壤类型中，以黄壤、黄棕壤、暗棕壤等土壤类型碳密度较高，紫色土和粗骨土类型碳密度较低。 （2）将三峡库区森林植被按主要优势树种和分布面积划分为马尾松针叶林、栎类混交林等11种主要森林植被类型。研究表明，不同森林植被类型下SOC含量和SOC密度均存在较大差异，二者总体上都随土层加深而降低。11种主要森林植被类型土壤平均厚度在56.3～98.5 cm间，其中杉木针叶林土壤最厚，达98.5 cm，灌木林土壤最薄，平均厚度仅56.3 cm。库区11种主要森林植被类型土壤总SOC贮量为366.36×10～6t，其中0～10 cm、10～20 cm、20～40 cm和＞40 cm土层分别占22.90％、18.36％、28.33％和30.41％。与库区森林植被覆盖率总体上东部高于西部的趋势相反，库区各主要森林植被类型下SOC密度的空间分布从东至西呈现增加的趋势。 （3）三峡库区主要森林植被类型下凋落物总有机碳贮量为1150.31×10～4t。11种主要森林植被类型中，以杉木林和温性松林下凋落物生物量最大，柑桔林凋落物生物量最小。各森林植被类型凋落物含碳率为379.70～514.91 g／kg。研究发现，三峡库区各主要森林植被类型下SOC与凋落物生物量之间的相关关系并不显著。 （4）对采用环刀渗透法测定土壤水溶性有机碳（WSOC）的方法研究结果表明，采用环刀渗透法代替常规的浸提法测定土壤WSOC的方法切实可行。本研究采用该方法测定的各主要森林类型下WSOC总贮量为6.53×10～6 t。11种森林植被WSOC库分别为：马尾松林2.43×10～6 t，栎类混交林1.57×10～6 t，灌木林1.22×10～6 t，柏木林0.46×10～6 t，杉木林0.60×10～6 t，柑桔林0.38×10～6 t，其它软阔林0.22×10～6 t，针阔混交林0.22×10～6 t，竹林0.16×10～6 t，其它硬阔林0.20×10～6 t，温性松林0.06×10～6t。 （5）三峡库区11种主要森林植被类型下活性有机碳（ASOC）、缓性有机碳（SSOC）和惰性有机碳（RSOC）贮量分别占土壤总有机碳的2.2％～6.0％，46.6％～81.3％和16.1％～50.0％。各森林植被类型下ASOC、SSOC、RSOC和WSOC均与土壤总有机碳之间存在很好的回归关系。不同森林植被类型土壤上层SSOC和RSOC含量大于下层的SSOC和RSOC含量，但ASOC在土层间的变化规律不明显。 （6）三峡库区宜昌、万州、涪陵、重庆4个站点5 cm、15 cm、20 cm土层的地温与SOC含量均存在一定的负相关关系。由于整个库区地理跨度较小，本研究所选择4个站点的30年平均温度差别不大等原因，地温与SOC之间的这种相关关系并不显著。 （7）三峡库区各主要森林植被类型下SOC含量与土壤质地、容重之间均存在很好的负相关关系。11种森林植被类型下SOC与土壤质地总的回归方程为：Y=27.69-3.88X（R2=0.146）；SOC与土壤容重间的关系则可用方程：Y=56.221-29.506X（R2=0.361）进行表达。研究还表明，土壤水分含量、pH值和三要素养分含量均对SOC有十分重要的影响。其中，pH值和土壤水分烘干系数与SOC呈现负相关关系，土壤质量含水量和养分含量与SOC呈显著正相关关系。 （8）海拔、坡向、坡度等环境因子与SOC含量存在较明显的相关关系，各森林植被类型下，海拔和坡度对SOC有正效应，而坡向因子对SOC有负效应。回归分析还表明，不同森林植被类型和不同土层，海拔、坡向、坡度等环境因子对SOC变异的可解释程度不同。 （9）与农耕地相比，退耕还林实施5年后，大部分退耕模式下0～30 cm的土层SOC含量和碳密度都有不同程度的提高，但在整个0～60cm土层，SOC含量和碳密度没有显著变化（个别模式甚至还有一定程度的下降）。分析认为，5年的退耕还林经营对0～60 cm土层SOC的影响有限。