红壤侵蚀退化地生态恢复过程中表层土壤有机碳库动态

【摘要】本研究以红壤侵蚀退化地人工恢复的马尾松(Pinusmassoniana)生态系统林地土壤为研究对象,用RothC26.3模拟了侵蚀退化地马尾松恢复过程中林地表层(0-20cm)土壤总有机碳库以及碳库各组分的动态变化,分析了不同恢复阶段土壤碳吸存速率、碳汇效益以及固碳潜力的变化,并在此基础上预测了未来160年间气候变化下马尾松生态系统林地表层土壤碳库的动态变化。主要结果如下：1)RothC26.3模型可以较好的模拟中亚热带季风气候条件下红壤侵蚀退化地马尾松恢复过程中0-20cm土层有机碳库的动态变化,短期模拟(R2=0.84)和长期模拟(R2=0.89)都较好地反映了植被恢复过程中土壤有机碳的变化趋势。2)侵蚀退化地马尾松林恢复后,林地表层土壤碳吸存速率以非线性的形式上升,并在15～25年内到达最大,短期(30年)恢复过程中土壤碳的平均积累速率为0.385tC/ha-year,整个演替过程中林地平均碳吸存速率为0.156tC/ha-year。3)在假设未来气候、管理等土壤有机碳影响因子不变的前提下,根据模拟结果的拟合方程,计算得到研究区红壤侵蚀退化地的碳饱和容量(恢复184年后)为36.85tC/ha,固碳潜力约为33.26tC/ha。4)RothC26.3模型的模拟结果可以较好地反映红壤侵蚀退化地马尾松恢复过程中各有机碳组分的变化趋势(相关系数R达0.78以上),但对易分解植物残体(DPM)、难分解植物残体(RPM)和微生物生物量(BIO)的模拟存在一定的高估,特别是对BIO的模拟,模拟效果相对不够理想。整体而言,RothC模型对土壤中HUM组分的模拟效果较好。5)短期植被恢复过程中,土壤有机碳变化主要体现在DPM、RPM以及BIO三个组分,土壤有机碳的积累主要发生在RPM有机碳组分；但随着恢复时间的延长,HUM逐渐取代RPM成为土壤有机碳积累的主要形式。在整个恢复过程中,土壤碳汇效率值Escs在整个植被演替过程中表现为先减小,后逐渐增加,最终达到平衡。6)在没有其他外源碳的输入或者人为管理的条件下大气平均温度、降水量的增加将导致林地表层(0-20cm)土壤碳库的大量损失。未来160年(2012-2172)间不同程度的气候条件的改变将使马尾松演替过程中林地0～20cm土层的平均碳吸存速率下降28.65%～58.55%,导致14.17%～28.94%的有机碳储量损失。在一定的气候变化范围内,降水量的改变可能成为影响河田地区马尾松生态系统林地土壤碳库动态的主导因子。
【作者】何圣嘉；
【导师】杨玉盛；
【作者基本信息】福建师范大学，水土保持与荒漠化防治，2012，硕士
【关键词】红壤侵蚀退化地；马尾松；RothC；土壤有机碳；固碳；

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