文档介绍：广西师范大学
硕士学位论文
岩溶环境下土壤活性有机碳和土壤呼吸动态变化及影响因子
姓名:周莉
申请学位级别:硕士
专业:生态学
指导教师:曹建华
20080501
岩溶环境下土壤活性有机碳和土壤呼吸动态变化及影响因子
姓名:周莉导师:曹建华专业:生态学
研究方向:环境生态学年级:2005 级

摘要

由于大气 CO2 浓度不断升高,碳循环研究成为全球关注的热点,而土壤碳
库在全球碳循环中起着至关重要的作用,其变化直接影响全球的碳平衡。占全球
陆地面积 12%、占中国国土面积 1/3 的碳酸盐岩分布区,是地球表层系统的重要
组成部分。它不仅赋存了全球碳的 %,是全球最大的碳库,而且现代岩溶
作用使其积极参予了全球碳循环。土壤活性有机碳指在一定的时空下,受植物、
微生物影响强烈、具有一定溶解性、在土壤中移动比较快、不稳定、易氧化、
分解、易矿化,并对植物和土壤微生物活性较高的那部分碳,常可用溶解性
有机碳和微生物量碳等来进行表征。土壤活性有机碳直接参与了土壤生物化
学转化过程,虽然只占土壤全碳的较小部分,但它们可以在土壤全碳变化之
前反映土壤微小的变化。由于土壤活性有机碳中很大一部分表现出酸性和螯合
性,从而加速土壤环境中碳酸盐岩的溶蚀。所以土壤活性有机碳对岩石圈的活化,
尤其对岩溶动力系统有重要作用。再者,土壤有机碳库通过土壤呼吸释放 CO2
到大气中,这使得土壤呼吸排碳表现为该系统中主要的碳流通途径。因此,在揭
示岩溶生态系统土壤碳循环规律和机理研究中,土壤活性有机碳和土壤呼吸作用
的研究意义重大。
本研究以桂林毛村和思赖两种不同岩性的林下土壤为研究对象,通过对同一
气候带内岩溶区和非岩溶区的比较,从土壤碳迁移和转化的角度,长达两年野外
动态监测,结合室内实验和碳同位素等技术方法,对岩溶区和非岩溶林下土壤活
性有机碳和土壤呼吸进行时间尺度上的动态变化对比研究,初步取得出如下研究
结果。
研究结果:1、岩溶区石山土壤由于土壤 pH 偏碱、土壤中的钙镁、其他营
养元素含量较高和有机质中的胡敏酸含量较高等一系列生物化学反应原因,使得
岩溶区土壤中 DOC 含量远远低于非岩溶区土山的含量。其中,0-20cm 层位上,
非岩溶区平均 DOC 含量为岩溶区的倍,20-50cm 层位上,非岩溶区为岩溶
区的倍。另外,两者 DOC 含量在空间分布上都随土壤深度增加而降低,但
非岩溶区土壤上下层差异更明显。两者 DOC 含量季节分异明显,秋季最高。
2、岩溶区表层(0-20cm)土壤 MBC 含量(平均值为 -1)明显
II
高于非岩溶区(平均值为 -1),这可能是由于岩溶区土壤中有机质和营
养元素更丰富等原因,更利于土壤微生物活动。在空间尺度上两者 MBC 含量都
随土壤深度增加而降低。另外,两者 MBC 含量季节分异规律并不十分明显。
3、岩溶区与非岩溶土壤活性有机碳月动态变化基本一致,大致可分为 4 个
阶段:(1)9-11 月,气温较高,降雨量少,凋落物增多,但土壤水分成为土壤微
生物活性的限制因子,降雨事件成为 MBC 含量突增的主要因子,故 MBC 含量
波动范围较大,DOC 含量处于全年最高水平;(2)12-1 月,气温全年最低,微
生物活性降低,故 MBC 和 DOC 含量均处于全年较低水平,并出现最低值;(3)
2-4 月,气温回升,降雨增加,微生物活性极大提高,故 MBC 和 DOC 含量迅速
增加;(4)5-8 月,高温多雨,土壤微生物周转速率提高,微生物分解有机质消
耗大量 DOC,其活性土壤微生物量碳蓄存量降低,故其 MBC 含量处于较低水平,
同时 DOC 在此期间随降水淋失一部分,故 DOC 含量也处于较低水平。
4、本研究中,两者土壤 DOC 含量与土壤温度呈正相关关系,两者土壤 MBC
含量与土壤温度呈较弱负相关关系;两者土壤 DOC 含量与土壤含水量均呈负相
关,其中,非岩溶区达极显著水平(r=-**,sig.<);岩溶区土壤 DOC 含
量与土壤 pH 呈显著负相关,而非岩溶区其相关性很弱;两者土壤中的 MBC 含
-
量与土壤 pH 值具有很弱负相关性;岩溶区土壤 DOC 含量与泉水 HCO3 成显著
-
正相关,与试片溶蚀率成负相关,其他各指标与泉水 HCO3 相关性均不明显,
-
但岩溶区土壤 MBC 含量与泉水 HCO3 的相关性较非岩溶区好。
5、岩溶区土壤其呼吸速率(平均为 --1)明显