中国滨海湿地转变为稻田对土壤碳库构成与稳定性的影响

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滨海湿地是地球上重要的碳储存库,其碳库构成、碳汇功能及稳定对于应对全球气候变化具有重要意义。由于对湿地资源的开发利用,许多湿地被转化为其他土地利用类型,这一转变过程中逐步引起湿地土壤碳汇功能与碳库规模的变化。然而当前研究主要集中在单一河口湿地或海岸湿地,关于区域尺度上土地利用变化,特别是围垦为稻田后土壤有机碳(SOC)及其稳定性的变化特征仍鲜见报道。基于此,本研究选取中国11个典型的滨海湿地(包括芦苇湿地和红树林湿地)为研究对象,探究滨海湿地转变为稻田后土壤碳库及其稳定性的响应。主要得到以下结果:(1)土地利用转变后土壤SOC和活性碳组分含量均存在显著差异。总体上,芦苇湿地转变为稻田均显著降低了SOC含量和碳储量(SOCS)(P<0.05),土壤微生物生物量碳(MBC)含量显著降低(P<0.05),土壤可溶性有机碳(DOC)含量有所增加,而土壤易分解有机碳(LOC)含量无显著变化;红树林湿地转变为稻田同样显著降低了SOC含量和SOCS(P<0.05),土壤MBC和DOC含量均有所降低,而土壤LOC含量显著降低(P<0.05)。(2)土地利用转变通过影响土壤理化性质及养分特征,进而影响了土壤有机碳含量,其中土壤含水量、总氮(TN)、铵态氮(NH4+–N)与SOC呈极显著正相关(P<0.01),土壤容重、p H、总磷(TP)与SOC呈极显著负相关(P0.25 mm粒级)含量、MWD、GMD、DR0.25,而分形维数(D)均有所升高;东寨港湿地围垦后则提高了大团聚体含量、MWD、GMD、DR0.25,而分形维数(D)有所降低。此外,湿地围垦为稻田后,土壤团聚体碳含量主要集中在0.053–0.25 mm和0.25 mm)碳贡献率均显著降低,而微团聚体(<0.25 mm)碳贡献率却显著增加。(4)土地利用转变后均显著降低了Ca–SOC和Fe(Al)–SOC含量,其中黄河口15-30 cm土层的Ca–SOC和Fe(Al)–SOC含量相比于0-15 cm土层显著降低(P<0.05)。此外,黄河口湿地围垦后降低了残渣态SOC含量,而九龙江口和东寨港湿地围垦后则有所升高。(5)黄河口和东寨港湿地围垦后细菌数量均显著增加,真菌数量及真菌/细菌比值显著降低(P<0.05),而九龙江口湿地围垦后则与之相反。(6)湿地围垦改变了土壤优势细菌和真菌属,其中黄河口和九龙江口湿地围垦后,Stenotrophomonas的相对丰度均有所升高,而Geomyces、Mortierella和Trichoderma的相对丰度均显著降低;东寨港湿地转变后土壤中Candidatus_Solibacter和Candidatus_Koribacter的相对丰度均显著增加,而Sulfurimonas和Trichoderma的相对丰度均显著降低。这种微生物群落结构和组成的改变进一步反馈于土壤有机碳的变化,并影响有机碳的固持与稳定。
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