树种多样性对宝天曼天然栎林土壤有机碳的影响

　　 摘要:

高树种多样性往往伴随更高的土壤碳含量，但其背后的驱动机制尚未完全阐明。例如，树种多样性如何通过调控土壤理化性质（如养分有效性和孔隙结构）来影响土壤有机碳积累，仍缺乏系统认知。为了揭示暖温带典型落叶阔叶天然林土壤有机碳及土壤理化性质与树种多样性之间的关系。选取宝天曼不同树种多样性的锐齿槲栎（Quercus aliena var. acuteserrata）天然次生林，测定分析土壤0—10，10—20，20—40，40—60 cm不同深度的总有机碳、总氮、总磷、有效氮、有效磷、氨态氮、硝态氮、土壤pH等土壤化学性质、生态化学计量特征及土壤容重、毛管孔隙度、田间持水量、土壤总孔隙度、饱和含水量、非毛管孔隙度等土壤物理性质。采用方差分析、主成分分析和结构方程模型等探究研究区不同树种多样性下土壤有机碳含量差异及其与土壤因子之间的关系。结果表明：1）相比于低树种多样性林分，高树种多样性林分显著提升了表层土壤有机碳含量（0—10、10—20 cm土层分别增加了54.3%和40.3%），但20 cm以下的土壤无显著差异。同时，高树种多样性使0—10 cm土层容重显著降低11.2%，毛管孔隙度显著增加10.9%，而其他土壤物理性质未发生显著变化。此外，高树种多样性林分显著提升了0—60 cm各土层全氮和全磷含量，导致养分化学计量比降低，但10—20和20—40 cm土层pH值显著下降。2）宝天曼锐齿槲栎林土壤有机碳含量与土壤理化性质存在密切联系，其中土壤有效氮对土壤有机碳的影响最大，其次是土壤总氮、毛管孔隙度、饱和含水量和有效磷。3）树种多样性通过降低土壤pH值，增加土壤硝态氮、有效氮和有效磷等养分的含量，间接增加土壤有机碳。高树种多样性对土壤养分有效性的提升，是暖温带天然林土壤有机碳增加的主要原因，本研究加深了树种多样性提高森林土壤有机碳机制的认知。