城市化对南亚热带存留常绿阔叶林土壤有机碳组分的影响

论文摘要

在城市化进程不断加快的背景下,城市森林生态系统的环境因子发生变化,进而影响了森林土壤碳积累。而森林土壤有机碳组分变化是土壤碳积累研究的关键之一,了解土壤有机碳组分特征与环境变化的关系是预测城市化背景下森林土壤碳汇潜力的基础。因此,本研究以有机碳组分为切入点,以高度城市化的珠江三角洲地带性植被—常绿阔叶林为研究对象,选取城区（白云山、帽峰山、大岭山）和郊区（鼎湖山、南昆山、象头山）森林样地进行土壤采样,运用化学分组、物理分组、13C核磁共振分析方法研究土壤有机碳组分特征,结合城区和郊区森林土壤环境要素的变化监测,分析城市化背景下常绿阔叶林土壤有机碳积累机制。主要研究结果如下:（1）三个土壤层次上,城市存留森林土壤有机碳及其组分总体变化趋势一致,表现为城区森林土壤惰性有机碳组分含量（NROC、HF）显著低于郊区森林,活性有机碳组分含量（ROC、LF）同样有减少的趋势但城郊差异不明显。惰性组分的减少对总有机碳积累及有机碳化学结构有较大影响。城市化影响下惰性有机碳的持续积累不足是驱动土壤碳库变化的重要原因。基于活性和惰性组分计算土壤碳库活度,结果表明城区森林土壤表层碳库活度显著增加,土壤有机碳更容易被分解利用。（2）固态13C NMR分析波谱显示,表征土壤有机碳化学结构的四种官能团占比大小为:烷氧碳（O-alkly C）>烷基碳（Alkly C）>芳香碳（Aromatic C）>羰基碳（Carbonyl C）。城区森林土壤表层烷基碳占比显著低于郊区样地,烷氧碳和芳香碳有增加的趋势,羰基碳占比与郊区并无差异。土壤有机碳化学结构特征分析结果表明,城区森林土壤具有烷基碳/烷氧碳比值减少,芳香度增加,但惰性指数降低的趋势,本文发现,尤其在土壤表层,城区森林土壤有机碳稳定性降低。（3）城区和郊区森林土壤理化性质和土壤微生物及其群落结构有所不同:表现为城区森林土壤温度更高、土壤旱化情况加重、土壤氮含量减少但磷含量增加,并且研究发现样地大气污染状况与土壤pH降低及土壤重金属污染程度之间关系密切。环境变化促使城区森林土壤微生物总生物量减少,微生物群落结构也有较大响应,但该变化趋势并不利于土壤固碳。（4）城市化带来的环境要素变化,尤其是土壤氮含量、土壤湿度、土壤温度和土壤微生物及其群落结构的变化对土壤有机碳及其组分产生了显著影响,造成城区森林土壤有机碳含量显著低于郊区。另一方面,研究结果表明,土壤有机碳组分结构的变化导致城区存留森林土壤有机碳稳定性下降,土壤有机碳更易矿化,碳固存能力下降,不利于土壤有机碳的积累。

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文章来源

类型: 硕士论文

作者: 张雪莹

导师: 陈小梅

关键词: 城市化,土壤碳积累,土壤有机碳组分,南亚热带森林

来源: 广州大学

年度: 2019

分类: 基础科学,农业科技

专业: 自然地理学和测绘学,农业基础科学,林业

单位: 广州大学

分类号: S714.2

总页数: 89

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