赣南不同母质及植被覆盖红壤有机碳矿化研究

2016-12-19 03:42覃灵华徐祥明冷雄黄艳张羿
生态环境学报 2016年9期
关键词:红砂岩分配比例母质

覃灵华,徐祥明,冷雄,黄艳,张羿

1. 赣南师范大学生命与环境科学学院,江西 赣州 341000;2. 赣南师范大学地理与规划学院,江西 赣州 341000

赣南不同母质及植被覆盖红壤有机碳矿化研究

覃灵华1,徐祥明2*,冷雄2,黄艳2,张羿2

1. 赣南师范大学生命与环境科学学院,江西 赣州 341000;2. 赣南师范大学地理与规划学院,江西 赣州 341000

为探明不同母质及植被覆盖红壤有机碳矿化的变化规律,采集赣南地区3种不同成土母质(花岗岩风化堆积物、红砂岩风化堆积物、第四纪红土)及不同植被覆盖模式(林草地、灌草地、裸地)下的红壤样品,通过密闭培养法对有机碳矿化动态进行分析,结果表明,(1)花岗岩和第四纪红土母质土壤有机碳矿化速率表现为林草地>灌草地>裸地,红砂岩母质土壤则表现为灌草地>林草地>裸地,裸地土壤有机碳矿化速率较其他植被覆盖低。(2)有机碳日均矿化量随土壤深度及培养时间(28 d)的增加而降低;培养14 d,有机碳矿化累积量高达总量的70.26%~86.36%;培养14 d后,有机碳日均矿化量较小且相对稳定。有机碳矿化量与植被覆盖率呈显著正相关关系(P<0.05)。(3)不同母质及植被覆盖对土壤有机碳释放CO2-C分配比例有较大影响,第四纪红土红壤有机碳释放CO2-C分配比例最大,固碳能力较弱;裸地土壤有机碳矿化释放CO2-C分配比例最大,固碳能力较弱。

赣南;红壤;有机碳矿化;植被覆盖率

土壤有机碳库是全球碳循环的重要组成部分,其积累和分解的变化直接影响全球的碳平衡(周莉等,2005),进而影响全球气候变化,因此土壤有机碳的动态变化成为近年来陆地生态系统碳循环和全球变化研究中的热点问题(李顺姬等,2010;Trumbore,2006)。土壤有机碳的矿化是土壤中重要的生物化学过程(李忠佩等,2004;陶宝先等,2015),是土壤生物通过自身活动,分解和利用土壤中活性有机组分来完成自身代谢,同时释放CO2的过程,直接关系到土壤中养分的释放与供应、温室气体的排放以及土壤质量的保持等(Wang et al.,2013;吴君君等,2015)。

近年来学术界对土壤有机碳矿化及其影响因素进行了较多的研究,取得了一些重要的结果,如土地利用方式、土壤温度、湿度、土壤有机质组成、土层深度、采样方法和培养时间等因素对有机碳矿化有较显著影响(Fang et al.,2005;李杰等,2014;Fugen et al.,2008;Moscatelli et al.,2007),而土壤碳矿化速率与土壤中生物活性较高、稳定性较差、易矿化的那部分活性有机碳密切相关(艾丽等,2007)。然而,红壤成土母质及植被覆盖率对土壤有机碳矿化的影响鲜有报道。植被覆盖率指某一地域植物垂直投影面积与该地域面积之比。

红壤是我国最重要的土壤类型之一,是热带、亚热带地区的代表性土壤。它广布于长江以南 14个省(区),面积约2.03×106km2,占国土总面积的22%(李庆逵,1983)。依据红壤类型有机碳碳密度(10.18 kg∙m-2)计算得到红壤的有机碳总储量为206.65×108t。而中国陆地土壤有机碳总储量为924.185×108t,所以红壤总有机碳储量占中国陆地土壤有机碳总储量的22.23%(王绍强等,2000)。因此,红壤地区是我国碳循环很重要的研究区域。本研究以赣南地区典型红壤为研究对象,采用时空替代法,采集赣南不同成土母质(花岗岩、红砂岩、第四纪红土)及不同植被覆盖模式(林草地、灌草地、裸地)下的红壤样品,探讨土壤有机碳矿化动态变化及不同母质和植被覆盖对有机碳矿化的影响,以期为红壤地区自然植被退化下土壤有机碳循环提供理论基础。

1 材料与方法

1.1 样地概况及采样

采样点位于江西省赣州市,地处北纬24°29′~27°09′,东经113°54′~116°38′之间,处于中亚热带南缘,属典型亚热带湿润季风气候。土壤类型主要为红壤,红壤可在多种母质上发育形成,赣南红壤主要有花岗岩土壤、红砂岩土壤和第四纪红土,理化性状有一定的差异。本研究以赣南红壤为研究对象,分别设置3种不同成土母质(花岗岩、红砂岩、第四纪红土),每1种母质发育的红壤设置了两种植被覆盖模式(林草地、灌草地)与裸地对照,所选取的林草地乔木平均树高(8.52±0.89)m,平均胸径(7.92±0.03)cm,乔木密度251 planthm-2,平均树龄7.46 a;灌草地中平均灌木高(3.6±0.59)m,灌木密度224株∙hm-2,平均树龄3.81 a;其余为草地。2014年6月分别于赣州黄金区虎形村(第四纪红土母质)、赣州南康区龙回镇(花岗岩母质)、赣州龙华乡(红砂岩母质)采集土样,土壤剖面深度分别为 0~20、20~40、40~60 cm,其中,裸地土壤剖面深度为0~20 cm,原因是裸地20 cm以下为风化物母质。去除植物的地上部分及表层2 cm厚土层,用团粒盒采集原状土样带回实验室,每个样地设置2个重复。样地环境特征见表1。

1.2 试验方法

土壤总有机碳含量采用重铬酸钾-外加热容量法测定(鲁如坤,2000),土壤微生物量碳采用氯仿熏蒸提取法(吴建国等,2004)。

土壤矿化试验在室内恒温、黑暗条件下培养,以碱液吸收法测定(邵月红等,2005)。称取过20目筛的风干土样100 g装入自制呼吸瓶中(图1),每个土样设置2个重复,加水至田间持水量的70%。为了尽可能减少实验误差,设置实验空白,即呼吸瓶中加入二氧化硅和水,其他操作与土壤样品完全相同。然后套上带钠石灰过滤管的瓶塞,在25 ℃的恒温培养箱内黑暗条件下培养28 d,分别在第1、2、3、5、7、14、21、28天用20 mL 0.5 molL-1NaOH吸收土壤释放的CO2,并更新吸收液。用20 mL 0.5mol∙L-1BaCl2测定抽出液中的CO2,以酚酞为指示剂,盐酸滴定未耗尽的NaOH,通过盐酸消耗量来计算CO2量,进而求出有机碳的分解量,具体计算如下:

式中,cHCL为盐酸的物质的量浓度;V0为空白滴定值;V为消耗盐酸的体积;T为间隔天数。呼吸瓶释放的CO2量及由CO2量折合而得的有机碳量的单位为 mgkg-1;有机碳的释放速率单位为mgkg-1∙d-1。

表1 样点环境特征Table 1 Environmental characteristics of soil samples

图1 土壤有机碳矿化装置Fig. 1 SOC mineralization apparatus

1.3 数据处理

应用Excel、SPSS 17.0软件包中的方差分析、相关分析等方法对数据进行统计分析与处理。

2 结果与分析

2.1 不同母质土壤有机碳矿化累积量及剖面分布

本研究对赣南红壤不同母质发育下不同植被覆盖对有机碳矿化速率、累积量及剖面分布的影响进行分析,其结果如图2所示,从垂直分布上看,3种母质土壤有机碳矿化速率及累积量均随剖面深度的加深而逐渐降低,较大降幅出现 0~20 cm和20~40 cm之间,红砂岩林草地土壤有机碳矿化量降幅达到62.72%,花岗岩林草地及灌草地降幅分别为60.08%及62.01%,其植被为表层土壤提供充足的有机碳,从而为微生物生长提供物质基础,且由于受人为因素影响较少,凋落物停留在表层土壤自然分解,而难以渗透到深层土壤中。然而,第四纪红壤林草地及灌草地有机碳矿化量在20~40 cm及40~60 cm之间降幅较大,分别达到50.04%及43.97%,红砂岩灌草地为42.97%,其土壤砂粒含量较多而黏粒较少,储水能力较弱,有机碳随着降雨下渗到中层土壤中,因此有机碳矿化量与下层相比,降幅较大;而红砂岩林草地降幅为-9.48%,红砂岩林草地0~40 cm土壤所含砂粒较下层大,是下层的163.54%,有机碳随着降雨下渗到深层土壤中,在微生物作用下,有机碳量矿化累积量较大(盛浩等,2015)。同一剖面深度,从总体上看,3种母质土壤有机碳矿化累积量均表现为林草地>灌草地>裸地,而红砂岩土壤有机碳量化累积量表现为灌草地>林草地>裸地,这与植被覆盖率有关。在0~20 cm剖面深度,土壤有机碳矿化累积量与植被覆盖率呈显著正相关关系(P<0.05),相关系数为0.753,原因可能是凋落物形成的有机碳主要保存于土壤表层,而对深层土壤影响较小,因此,植被对土壤表层的有机碳矿化速率的影响较大。

图2 赣南红壤不同植被覆盖有机碳矿化累积量(28 d)Fig. 2 SOC mineralization accumulation per day of red soil under different vegetation coverage (28 d)

2.2 不同母质土壤有机碳日均矿化量及剖面分布

土壤有机碳日均矿化量是指单位干土每天矿化的有机碳数量(以释放的CO2-C计,mg∙kg-1∙d-1)。图3~5描述了3种母质不同植被覆盖土壤有机碳28 d内日均矿化量。

花岗岩土壤的3种植被覆盖中,随着剖面深度的加深,矿化速率逐渐降低;从总体趋势上看,有机碳矿化速率在培养初始阶段先上升后逐渐下降。林草地20~40 cm及40~60 cm剖面深度,在培养第3天,土壤有机碳矿化速率达到最高值,分别为9.10、8.39 mg∙kg-1∙d-1;其余剖面在培养第2天达到最高值;日均矿化量最高值为林草地(0~20 cm)的34.48 mg∙kg-1∙d-1;培养14 d后,日均矿化量较低且相对稳定。

图3 花岗岩母质红壤有机碳日均矿化量Fig. 3 Accumulative mineralization of SOC per day from granite parent material

图4 红砂岩母质红壤有机碳日均矿化量Fig. 4 Accumulative mineralization of SOC per day from red sandstone parent material

图5 第四纪红土母质红壤有机碳日均矿化量Fig. 5 Accumulative mineralization of SOC per day from quaternary red earth parent material

红砂岩土壤的3种植被覆盖中,随着剖面深度的加深,矿化速率逐渐降低;从总体趋势上看,有机碳矿化速率随培养时间的延长而降低。培养第2天,林草地有机碳矿化速率在剖面0~20 cm及40~60 cm处达到最大值,分别为25.90、15.91 mgkg-1d-1;裸地在培养第3天达到最大值,为15.75 mgkg-1d-1;其余剖面在培养第1天达到最大值;最大值为灌草地(0~20 cm)的53.68 mgkg-1d-1;培养14 d后,日均矿化量较低且相对稳定。

第四纪红土的3种植被覆盖中,随着剖面深度的加深,矿化速率逐渐降低;从总体趋势上看,有机碳矿化速率在培养初始阶段先上升后逐渐下降。灌草地20~40 cm剖面深度在培养第3天,有机碳矿化速率达到最大值,为23.55 mgkg-1d-1;其余剖面在第2天达到最大值;最大值为林草地(0~20 cm)的37.00 mgkg-1∙d-1;除林草地(0~40 cm)在21 d外,其余剖面在培养14 d后,日均矿化量较低且相对稳定。

不同母质发育土壤由于其植被覆盖不同,以及有机碳含量、微生物含量等的差异,有机碳日均矿化量及动态累积矿化量也不同。在培养过程中,不同土地利用、不同母质及剖面深度对有机碳日均矿化量及动态累积矿化量均有显著的影响(P<0.05),且随着培养时间的延长,差异逐渐增大。从有机碳矿化累积量(28 d)来看,培养14 d,有机碳矿化量累积量高达总累积量的70.26%~86.36%。

2.3 不同成土母质及植被覆盖对土壤有机碳矿化释放CO2-C分配比例影响

土壤有机碳矿化释放 CO2-C分配比例是指在一定时间内土壤有机碳矿化释放的 CO2-C含量占土壤有机碳含量的比例。土壤有机碳矿化释放CO2-C分配比例从某种程度上反映土壤的固碳能力,该比例越低,表明土壤的固碳能力越强;反之则表明土壤固碳能力越弱(Nyamadzawo et al.,2009)。本研究以培养28 d的有机碳矿化累积量与土壤总有机碳的比值,作为土壤有机碳矿化释放CO2-C分配比例。

本实验中,成土母质及植被覆盖对土壤有机碳矿化释放CO2-C分配比例有较大影响。花岗岩、红砂岩、第四纪红土3种母质中,裸地土壤有机碳矿化释放 CO2-C分配比例分别为 0.66%、1.00%、1.43%,即土壤有机碳矿化释放CO2-C分配比例:第四纪红土>红砂岩>花岗岩;灌草丛土壤有机碳矿化释放 CO2-C分配比例分别为 0.34%、0.54%、2.14%,即灌草地土壤有机碳矿化释放CO2-C分配比例:第四纪红土>红砂岩>花岗岩;林草地分配比例分别为0.34%、0.36%、1.63%,即林草地土壤有机碳矿化释放CO2-C分配比例:第四纪红土>花岗岩>红砂岩。第四纪红土土壤有机碳矿化释放CO2-C分配比例最大,固碳能力最弱。从植被覆盖上看,土壤有机碳矿化释放CO2-C分配比例:裸地>灌草地>林草地,即裸地土壤有机碳矿化释放CO2-C分配比例最大,固碳能力最弱。本研究中,林草地有较强的固碳能力,原因可能是:(1)凋落物如马尾松(Pinus massoniana)为针叶,鹅掌柴(Schefflera octophylla)及香樟(Cinnamomum camphora)为革质叶,不易被土壤生物破碎、粉碎及被微生物分解(严海元等,2010;武海涛等,2006);(2)针叶植物的木质素含量较高,制约了微生物的分解。因此,其凋落物增加了土壤有机碳量,可矿化碳含量少,矿化速度慢,因此表现出较强的固碳能力。

2.4 植被覆盖率对土壤有机碳矿化量的影响

不同植被覆盖对土壤有机碳矿化产生较大影响,首先,植物种丰度和植物功能多样性对土壤细菌群落的代谢活性和代谢多样性呈正比影响;其次,凋落物作为土壤的外源有机物质,进入土壤后,会促进土壤有机碳矿化,其矿化过程特征与植物残体分解过程特征相似(Xiao et al.,2001;史学军等,2009)。一般认为凋落物前期的分解速率主要取决于凋落物类型和基本化学性质(Giardina et al.,2001),即革质、蜡质及针叶乔木植物凋落物,分解过程较为缓慢,而灌木、草本等地面植被层植物等软质和纤维素及木质素含量较少的凋落物更易被微生物分解,对土壤有机碳矿化有较大影响。因此,本研究以植被覆盖率为研究对象,探讨其对有机碳矿化的影响。本研究中,植被覆盖率及不同母质影响土壤有机碳及有机碳矿化累积量。植被覆盖率与有机碳矿化量呈显著正相关关系(P<0.05),相关系数为 0.753;与总有机碳呈极显著正相关关系(P<0.01),相关系数为0.874。即同一母质中,植被覆盖率越高,土壤有机碳矿化累积量及总有机碳含量越高。有机碳矿化与总有机碳呈显著相关关系(P<0.05),相关系数为0.678,而与微生物量碳相关性不显著。

从总体上看,有机碳矿化量表现为林草地>灌草地>裸地。然而,红砂岩中,由于灌草地植被覆盖率(75%)大于林草地(60%),因此,有机碳矿化量表现为灌草地>林草地>裸地。3种母质中,裸地的有机碳矿化量均最小,致使活性有机碳所占比例高,有利于土壤有机碳矿化(周焱等,2008;Updegraff et al.,1995)。

3 讨论

3.1 土壤剖面深度对有机碳矿化速率的影响

本研究表明,在控制温度、湿度的实验室培养条件下,土壤有机碳培养28 d,花岗岩和第四纪红土矿化速率表现为林草地>灌草地>裸地>;而红砂岩则表现为灌草地>林草地>裸地,即林草地与灌草地有机碳矿化速率较裸地大。从剖面分布看,土壤有机碳矿化量均随剖面深度加深而减少,这个变化趋势与国内外许多研究结果基本一致(Landgraf et al.,2002;沈芳芳等,2012;李顺姬等,2010);总体上看,林草地和灌草地在0~20 cm与20~40 cm之间降幅较大,原因可能是凋落物及大部分植物根系均分布于土壤表层,为微生物提供足够的有机碳源,而土壤微生物数量和活性又与土壤有机碳含量有关,因此,越接近表层土壤,有机碳矿化量越大。

3.2 不同母质对土壤有机碳矿化的影响

土壤是在母质、气候、生物、地形和时间五大成土因素综合作用下随着时间的推移而形成的独立自然体。成土母质是土壤形成的物质基础,其对土壤物理及化学性质有着较大的影响,同时对土壤中的营养元素有着重要的影响,如有机碳。本研究中,第四纪红土有机碳及有机碳矿化量最低,从母质起源土壤基本理化性质上看,第四纪红土母质较其他母质总有机碳含量低(韩光中等,2013;邓万刚等,2008)。因此,在土壤演变过程中,较低含量的总有机碳影响着有机碳的累积量,与其他母质及植被覆盖相比,表现出较低的有机碳累积量及矿化量,这与韩光中等(2013)的研究结果一致。他认为,第四纪红土有机碳含量低,在其母质发育的水稻土有机碳循环过程中,相应地,有机碳累积量也较低;然而,其红砂岩母质发育的水稻土有机碳含量则基本不变,原因是红砂岩母质沙粒含量大而黏粒含量小,沙粒易漏水漏肥,有机碳不易积累,因此,在红砂岩母质发育的水稻土有机碳累积量基本不变,与本研究结果不一致。在今后的工作中,应对红砂岩及第四纪红土母质发育的土壤作进一步研究,以找出其土壤发育过程中有机碳的积累及有机碳矿化规律。

3.3 植被覆盖率对有机碳矿化的影响

土地利用变化对土壤有机碳矿化的影响与土壤有机质的稳定性有关,即土壤有机质含量和土壤微生物活性碳含量与土壤有机碳矿化速率呈正相关,且土壤碳矿化速率随有机质稳定性的提高而下降(Hassink,1995)。由此可见,土壤碳库含量大小与植被的性质具有密切联系,例如植物的生活型,这些特征往往与凋落物性质有关,并最终对土壤的碳库输入产生影响(戴慧等,2007)。罗友进等(2010)通过不同植被覆盖对土壤有机碳矿化的影响研究表明,土壤有机碳矿化释放CO2-C比例大小顺序为灌草丛>常绿阔叶林>针阔混交林>楠竹林,即表明楠竹林的固碳能力最强,灌草丛的固碳能力最弱。戴慧等(2007)通过对浙江天童不同植被覆盖下有机碳矿化的研究,发现土壤有机碳矿化释放CO2-C比例大小顺序为灌丛>茶园>马尾松林>毛竹林>木荷林>杉木林>裸地>金钱松林>栲树林,即灌丛、茶园、马尾松林和毛竹林土壤的固碳能力较弱,这与本研究中灌草地土壤有机碳矿化释放CO2-C分配比例较大,而固碳能力较弱的研究结果一致。本研究中,乔木层以马尾松、鹅掌柴、苦楝Melia azedarach和香樟为主,马尾松为针叶植物,鹅掌柴叶革质,其凋落物均具有难分解的特性,因此,凋落物分解缓慢,且基质差是影响土壤有机碳矿化的直接因素。

本实验以赣南地区植被退化过程中,不同母质发育及植被覆盖土壤为研究对象,探讨植被退化过程中植被覆盖率对土壤有机碳矿化的影响。结果表明,植被覆盖率与土壤有机碳矿化呈显著相关关系,即同一母质,植被覆盖率越高,有机碳矿化量越大,原因是植被凋落物及根系分泌物为土壤提供有机质,植被覆盖率越大,所能提供的有机质越多,同时,草本植物、灌木凋落物所富含的活性有机碳比乔木层的针叶植物及革质叶植物多,其有机碳更易被矿化(Updegraff et al.,1995;Mehari et al.,2016),而林草地则表现出较强的固碳能力。

3.4 土壤总有机碳及微生物量碳对有机碳矿化的影响

土壤有机碳是土壤碳库的重要组成部分,土壤有机碳经微生物分解作用矿化释放CO2。本实验中,有机碳矿化与总有机碳呈显著相关关系(P<0.05),相关系数为 0.678,这与其他学者的研究结果一致(李顺姬等,2010),土壤有机碳为微生物提供充足的养分,因此,总有机碳量越大,有机碳矿化累积量就越大。然而,微生物量碳与有机碳矿化量之间不存在显著相关性,原因是本实验中,土壤微生物不是有机碳矿化的限制因素,因此,有机碳矿化量不随微生物的增减而增减,也即它们之间未能达到动态平衡。

4 结论

本研究主要探讨赣南地区3种不同母质(花岗岩、红砂岩以及第四纪红土)土壤在不同植被覆盖(林草地、灌草地、裸地)下土壤有机碳矿化变化规律及与地面植被层覆盖率的关系。结果表明:

(1)花岗岩和第四纪红土母质有机碳矿化速率表现为林草地>灌草地>裸地>;红砂岩母质有机碳矿化速率表现为灌草地>林草地>裸地,裸地有机碳矿化速率较其他植被覆盖低。

(2)有机碳日均矿化量随土壤深度及培养时间(28 d)的增加而降低;培养14 d,有机碳矿化累积量高达总量的70.26%~86.36%;培养14 d后,有机碳日均矿化量较小且相对稳定。

(3)不同母质及植被覆盖对土壤有机碳释放CO2-C分配比例有较大影响。第四纪红土有机碳释放CO2-C分配比例最大,而固碳能力较弱;裸地土壤有机碳矿化释放 CO2-C分配比例最大,固碳能力较弱。

(4)植被覆盖率与有机碳矿化量呈显著相关关系(P<0.05),相关系数为0.753;与总有机碳呈极显著相关(P<0.01),相关系数为0.874;有机碳矿化与总有机碳呈显著相关(P<0.05),相关系数为0.678,而与微生物量碳相关性不显著。

FANG C, SMITH P, MONCRIEFF J B, et al. 2005. Similar response of labile and resistant soil organic matter pools to changes intemperature [J]. Nature, 433(7021): 57-59.

FUGEN D, ALAN L W, FRANK M H. 2008. Sensitivity of labile soil organic carbon to tillage in wheat-based cropping systems [J]. Soil Biology & Bio-chemistry, 72(5): 1445-1453.

GIARDINA C P, RYAN M G, HUBBARD R M, et al. 2001. Tree species and soil textural controls on carbon and nitrogen mineralization rates [J]. Soil Science Society American Journal, 65(4): 1272-1279.

HASSINK J. 1995. Density fractions of soil macro-organic matter andmicrobial biomass as predictors of C and N Mineralization [J]. Soil Biology and Biochemistry, 27(8): 1099-1108.

LANDGRAF D, KLOS S. 2002. Mobile and readily available C and N fractions and their relationship to microbial biomass and selected enzyme activities in a sandy soil under different management systems [J]. Journal of Plant Nutrition and Soil Science, 165(1): 9-16.

MEHARI A.,TESFAYE, FELIPE BRAVO, et al. 2016. Impact of changes in land use, species and elevation on soil organic carbon and total nitrogen in Ethiopian Central Highlands[J]. Geoderma, 261 :70-79.

MOSCATELLI M C, TIZIO A D, MARINARI S, et al. 2007. Microbial indicators related to soil carbon in Mediterranean land use systems [J]. Soil & Tillage Research, 97(1): 51-59.

NYAMADZAWO G, NYAMANGARA J, NYAMUGAFATA P, et a1. 2009. Soil microbial biomass and mineralization of aggregate protected carbon in fallow-maize systems under conventional and no-tillage in Central Zimbabwe [J]. Soil & Tillage Research, 102(1): 151-157.

TRUMBORE S. 2006. Carbon respired by terrestrial ecosystem-recent progress and challenges [J]. Global Change Biology, 12(2): 141-153.

UPDEGRAFF K, PASTOR J, BRIDGHAM S D, et a1. 1995. Environmental and substrate controls over carbon and nitrogen mineraliration in northern wetlands [J]. Ecological Applications, 5(1): 151-163.

WANG G B, ZHOU Y, XU X, et al. 2013. Temperature sensitivity of soil organic carbon mineralization along an elevation gradient in the Wuyi Mountains, China [J]. PlOS ONE, 8(1): 173-185.

XIAO H L, ZHENG X J. 2001. Effects of Plant Diversity on Soil Microbes [J]. Soil and Environmental Sciences, 10(3): 238-241.

艾丽, 吴建国, 朱高, 等. 2007. 祁连山中部高山草甸土壤有机碳矿化及其影响因素研究[J]. 草业学报, 16(5): 22-33.

戴慧, 王希华, 阎恩荣. 2007. 浙江天童土地利用方式对土壤有机碳矿化的影响[J]. 生态学杂志, 26(7): 1021-1026.

邓万刚,吴蔚东,陈明智. 2008. 土地利用方式及母质对土壤有机碳的影响[J].生态环境学报, 17(3):1130-1134.

韩光中, 张甘霖, 李德成. 2013. 南方丘陵区三种母质水耕人为土有机碳的累积特征与影响因素分析[J]. 土壤, 45(6): 978-984.

李杰, 魏学红, 柴华, 等. 2014. 植被覆盖对千烟洲森林土壤碳矿化及其温度敏感性的影响[J]. 应用生态学报, 25(7): 1919-1926.

李庆逵. 1983. 中国红壤[M]. 北京: 科学出版社: 1-3.

李顺姬, 邱莉萍, 张兴昌. 2010. 黄土高原土壤有机碳矿化及其与土壤理化性质的关系[J]. 生态学报, 30(5): 1217-1226.

李忠佩, 张桃林, 陈碧云. 2004. 可溶性有机碳的含量动态及其与土壤有机碳矿化的关系[J]. 土壤学报, 41(4): 544-552.

鲁如坤. 1999. 土壤农业化学分析方法[M]. 北京: 中国农业科技出版社: 107-108.

罗友进, 赵光, 高明, 魏朝富, 等. 2010. 不同植被覆盖对土壤有机碳矿化及团聚体碳分布的影响[J]. 水土保持学报, 24(6): 117-122.

邵月红, 潘剑君, 孙波. 2005. 不同森林植被下土壤有机碳的分解特征及碳库研究[J]. 水土保持学报, 19(3): 24-28.

沈芳芳, 袁颖红, 樊后保, 等. 2012. 氮沉降对杉木人工林土壤有机碳矿化和土壤酶活性的影响[J]. 生态学报, 32(2): 517-527.

盛浩, 李洁, 周萍, 等. 2015. 土地利用变化对花岗岩红壤表土活性有机碳组分的影响[J]. 生态环境学报, 24(7): 1098-1102.

史学军, 潘建君, 陈锦盈, 等. 2009. 不同类型凋落物对土壤有机碳矿化的影响[J]. 环境科学, 30(6): 1832-1837.

陶宝先, 宋长春. 2015. 氮素形态对泥炭沼泽土壤有机碳矿化的影响[J].生态环境学报, 24(3): 372-377.

王绍强, 周成虎, 李克让, 等. 2000. 中国土壤有机碳库及空间分布特征

分析[J]. 地理学报, 55(5): 533-544.

武海涛, 吕宪国, 杨青. 2006. 湿地草本植物枯落物分解的影响因素[J].生态学杂志, 25(11): 1405-1411.

吴建国, 张小全, 徐德应. 2004. 六盘山林区几种植被覆盖对土壤有机碳矿化影响的比较[J]. 植物生态学报, 28(4): 530-538.

吴君君, 杨智杰, 刘小飞, 等. 2015. 火烧和保留采伐剩余物对土壤有机碳矿化的影响[J]. 土壤学报, 52(1): 203-211.

严海元, 辜夕容, 申鸿. 2010. 森林凋落物的微生物分解[J]. 生态学杂志, 29(9): 1827-1835.

周莉, 李保国, 周广胜. 2005. 土壤有机碳的主导影响因子及其研究进展[J].地球科学进展, 20(1): 99-105.

周焱, 徐宪根, 阮宏华, 等. 2008. 武夷山不同海拔高度土壤有机碳矿化

速率的比较[J]. 生态学杂志, 27(11): 1901-1907.

Study on Organic Carbon Mineralization of Red Soil Developed from Different Parent Materials and Vegetation Coverage

QIN Linghua1, XU Xiangming2*, LENG Xiong2, HUANG Yan2, ZHANG Yi2

1. College of Life and Environment Science, Gannan Normal University, Ganzhou 341000, China; 2. College of Geography and Planning, Gannan Normal University, Ganzhou 341000, China

In order to reveal the dynamic change of soil organic carbon (SOC) mineralization developed from different parent materials and vegetation coverage. Soil samples developed from three parent materials (the granite, red sandstone and quaternary red earth) under different vegetation coverage (woodland, shrub land and bare land) were selected in Gannan area, Jiangxi province, to explore the dynamic change of soil organic carbon mineralization by using incubation method. The results show that, (1) As to soils developed from granite and quaternary parent materials, the rank of SOC mineralization rate was woodland>shrub land>bare land. While the rank was shrub land>woodland>bare land as to soils developed from red sandstone parent material. In summary, the mineralization rate of bare land was lower than the other two vegetation coverage. (2) The mineralization accumulation per day deceased as the increase of soil horizon depth and cultivate time. The mineralization accumulation of the former 14 days occupied 70.26% to 86.36% of the total accumulation. The SOC mineralization accumulation was positive correlated with vegetation coverage significantly at the level of P<0.05. And (3) the parent materials and vegetation coverage impact on the ratio of CO2-C released by mineralization. The ratio was higher of red soil developed from quaternary than the other two parent materials, and the ratio was higher of bare land red soil compared with the other vegetation coverage which means lower carbon sequestration capacity.

Gannan; red soil; soil organic carbon mineralization; vegetation coverage

10.16258/j.cnki.1674-5906.2016.09.005

X171

A

1674-5906(2016)09-1453-08

覃灵华, 徐祥明, 冷雄, 黄艳, 张羿. 2016. 赣南不同母质及植被覆盖红壤有机碳矿化研究[J]. 生态环境学报, 25(9): 1453-1460.

QIN Linghua, XU Xiangming, LENG Xiong, HUANG Yan, ZHANG Yi. 2016. Study on organic carbon mineralization of red soil developed from different parent materials and vegetation coverage [J]. Ecology and Environmental Sciences, 25(9): 1453-1460.

国家自然科学基金项目(41301226);江西省自然科学基金项目(20132BAB213020);江西省教育厅青年科学基金项目(GJJ13645);赣南师范学院大学生创新训练计划项目

覃灵华(1981年生),女,讲师,研究方向为土壤生态环境。E-mail: qlhua2006@163.com *通信作者。E-mail: xmingx2007@163.com

2016-07-27

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