消落带土壤水稳性团聚体有机碳氧化稳定性特征

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三峡库区消落带是三峡水库蓄水和排洪形成的干湿交替的人工湿地,其水位消涨可能是影响土壤水稳性团聚体结构及其内氮、磷、碳及有机碳氧化稳定性的重要因素,而这对于三峡库区消落带碳循环、生态恢复和水土保持具有决定性影响。本研究选取三峡库区童庄河消落带为研究区域,选取三峡库区消落带的3个海拔高程(淹没持续时间较短区(SI:165-175m)、年淹没和排干持续时间近似相等区(MI:155-165m)和淹没持续较长区(LI:145-155m))的土壤,以从未淹没的样地(NI:175-185m)作为对照,通过野外植被调查、室内筛分得到各粒径水稳性团聚体(<0.053mm、0.053-0.25mm、0.25-2mm、2-5mm),分析其结构特征、团聚体内碳氮磷含量及其内有机碳氧化稳定性组分(F1、F2、F3、F4:分别为高、中、低、难氧化活性有机碳)的分布特征,以及团聚体内有机碳氧化稳定性组分与土壤团聚体结构、碳氮磷之间的关系,以揭示团聚体内有机碳稳定性组分的变化及其关键驱动因子。本研究主要得到了以下结论:研究的四个海拔高程0.053-0.25mm粒级团聚体的百分比都最高。在不同海拔高程之间,0.25mm粒级的所有团聚体百分比都是SI区域显著大于其他区域,而其他区域之间无显著性差异;<0.053mm粒级团聚体百分比是SI最低,而LI最高。土壤水稳定团聚体的平均重量直径MWD和团聚体比值AR都是SI显著大于其他区域,而其他区域之间无显著性的差异。这些结果意味着淹没持续时间较短的区域在落干期土壤团聚体稳定性最高。所有研究区域内,土壤水稳性团聚体内碳氮含量都是在0.25-2mm粒级内最大,而磷却在小于0.053mm粒级的最大。土壤水稳性团聚体各粒径碳氮磷含量是消落带区域显著性低于对照区域。在消落带区域,各粒径土壤碳氮磷含量在不同海拔高程之间都无显著性差异,这导致了团聚体内各粒径C/N之间也无显著性的差异,而N/P在大于2mm粒级团聚体中都是SI区域显著大于其他区域,而其他三个区域之间无显著性差异;小于2mm粒级团聚体都是消落带区域的三个样地都显著大于对照区域;C/P在小于0.053mm和大于2mm粒级团聚体内都是消落带区域大于对照区域,而消落带三个海拔高程之间无显著性差异,在0.053-0.25mm粒级,C/P的大小顺序为SI>MI>LI>NI,而在0.25-2mm粒级却是SI显著大于其他区域,其他三个区域之间无显著性差异。这表明消落带水位消涨降低土壤团聚体内碳、氮、磷含量,导致营养元素缺乏,而且消落带土壤团聚体相对于C、N元素,存在P元素限制性。各粒级团聚体内氧化有机碳组分含量大小顺序为F4>F1>F3>F2。在0.054-2mm粒级团聚体,F1、F2和F3都是从未淹没的对照区域显著大于消落带区域,这意味着F1、F2和F3组分在消落带区域随水位的消涨在0.053-2mm粒级团聚体中都呈现显著的降低趋势。稳定性有机碳F4在大于2mm团聚体中并没有随着水位变化而发生显著性的变化;而在小于0.25mm粒级团聚体中,稳定性有机碳在淹没持续时间较长的区域显著的降低;在0.25-2mm粒级团聚体中,消落带水位变化也显著降低了稳定有机碳组分,而淹没持续时间长短对稳定性有机碳组分影响不显著。进一步分析氧化有机碳组分的稳定性系数发现,小于0.25mm粒级团聚体中,SI区域显著大于其它区域,而其它区域之间无显著性差异;0.25-2 mm粒级团聚体中,四个海程区域之间无显著性变化;大于2 mm粒级团聚体中,LI显著小于SI区域。这意味着氧化有机碳是SI在小于0.25mm粒级团聚体中最稳定,而大于2 mm粒级团聚体中,LI区域最不稳定。冗余分析表明养分含量对有机碳氧化稳定性影响最大。碳氮磷生态化学计量比和团聚体稳定性指标主要通过改变团聚体内F1和F4的分配比例来影响有机碳氧化稳定性。海拔高程上引起的水位消涨主要影响惰性有机碳的含量。
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