南亚热带人工林树种配置对土壤有机碳含量和稳定性的影响

　　 摘要:

通过人工造林促进碳封存已成为应对气候变化的一种有效策略。然而，不同树种配置模式如何影响土壤有机碳（SOC）积累和稳定性尚不清楚。本研究以中国南亚热带地区不同树种组成及多样性（1, 2, 4, 6个树种梯度）组配的人工林生态系统为研究对象，系统探究了树种丰富度和功能类型对SOC含量和稳定性的影响。结果表明，土壤易氧化有机碳（EOC）含量、SOC含量和EOC/SOC比值在不同丰富度梯度下均未呈现显著差异，但其主要受到树种及其功能类型的显著影响。具体而言，针叶纯林SOC含量显著低于阔叶纯林，针阔混交林SOC含量显著高于针叶纯林和阔叶纯林。针叶纯林、阔叶纯林、针阔混交林和阔阔混交林间土壤EOC含量无显著差异，但林分中存在固氮树种时会显著降低土壤EOC含量。此外，马尾松纯林的EOC/SOC比值显著高于其他林分，而混交林中存在固氮树种时EOC/SOC比值显著降低。结构方程模型结果进一步表明SOC含量主要受树种混交和土壤总氮的直接影响，树种丰富度则通过促进细根生物量和细根氮输入量对SOC含量产生积极影响。EOC/SOC比值主要受固氮树种、真菌/细菌丰度比值和土壤氮有效性的直接影响，树种丰富度主要通过增加细根生物量和真菌/细菌丰度比值进而对EOC/SOC比值产生间接效应。本研究结果表明在纯林尤其是马尾松等针叶纯林中引入固氮树种混交能显著提高SOC含量及其稳定性。研究结果为南亚热带地区科学选择造林树种优化林分配置以提高人工林长期土壤碳封存能力提供了理论依据。