论文部分内容阅读
若尔盖沼泽是世界上最典型的高寒湿地,其巨大的碳储量在全球碳循环中有着重要的地位。然而在过去的几十年因为自然和人为因素影响,高寒湿地出现了明显的退化。探究湿地退化对土壤团聚体有机碳及其组分的影响,对正确评估高寒湿地土壤的固碳潜力有十分重要的意义。本文选取若尔盖自然湿地保护区内相对原始沼泽(Relative pristine marsh,RPM)、轻度退化沼泽(Light degradation marsh,LDM)、中度退化沼泽(Moderate degradation marsh,MDM)和重度退化沼泽(Heavy degradation marsh,HDM)为对象,采用野外调查采样与室内分析、数理统计法,以及红外光谱技术研究了不同退化程度湿地的土壤团聚体有机碳及其物理组分有机碳、化学结合态有机碳和易氧化有机碳(easily oxidized organic carbon,EOC)的变化特征。主要结论如下:(1)沼泽湿地退化改变了土壤团聚体组成,降低了团聚体有机碳含量。相较于RPM,退化湿地土壤大团聚体和粉-粘粒团聚体含量分别显著降低45.1-53.2、42.1-51.0%;微团聚体含量显著增加40.2-87.2%。中度与极重度退化沼泽湿地土壤团聚体有机碳含量分别较未退化湿地显著降低39.1-84.8、42.7-82.6%。沼泽湿地逆向演替为草甸、退化草甸时,土壤大团聚体有机碳贡献率显著降低35.9-58.0%,微团聚体有机碳贡献率却显著增加28.9-51.2%。湿地退化导致团聚体有机物中醇酚碳、多糖碳增加,而脂肪碳、芳香碳降少,从而降低了团聚体有机物的芳构化程度,减弱了团聚体有机碳的稳定性。(2)沼泽湿地退化,导致各团聚体的物理组分碳游离组分碳(fPOC)、闭蓄组分碳(iPOC)和粉-粘粒态组分碳(s+c_C)含量减少。相较于RPM,退化湿地土壤的fPOC、iPOC和s+c_C分别降低4.0-86.0、1.2-88.7、34.5-50.0%。湿地退化越严重,fPOC、iPOC对各粒级团聚体有机碳的贡献率越低,s+c_C的贡献率却相反。(3)湿地退化后土壤中钙结合态有机碳(Ca-SOC)和铁铝结合态有机碳(Fe(Al)-SOC)含量减少,但其占土壤有机碳的比例增加。随湿地退化加剧,土壤大团聚体Ca-SOC含量增加,其余各团聚体化学结合态有机碳含量却减少。湿地退化过程中,大团聚体化学结合态有机碳的贡献率显著减少,微团聚体化学结合态有机碳贡献率显著增加。(4)湿地退化降低了土壤的EOC含量及有机碳的氧化稳定性,团聚体易氧化有机碳含量以及团聚体有机碳的氧化稳定性。退化湿地原土的易氧化有机碳含量较RPM降低36.4-69.3%,氧化稳定性系数较RPM降低17.9-77.4%;团聚体易氧化有机碳较RPM减少13.7-73.3%,团聚体氧化稳定性系数较RPM约减少23.0-73.8%。(5)EOC和团聚体有机碳(>0.25mm粒级)可作为反映湿地退化条件下土壤碳库变化的敏感指标。EOC是影响RPM和LDM的正因子,随着湿地退化加剧,EOC对土壤总有机碳(TOC)的影响减弱,而团聚体有机碳对TOC的影响增强,成为影响MDM和HDM土壤有机碳的正因子。RPM向LDM、MDM、HDM的演替过程中,影响>0.25mm团聚体有机碳的正因子由EOC向物理组分碳转变,影响<0.25mm团聚体有机碳的正因子由物理组分碳向化学结合态碳转变。表明湿地退化条件下,土壤团聚体固定有机碳的机制由以物理机制为主,转变为以物理化学机制为主。