【摘 要】
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我国滇南地区生态环境脆弱,土地退化情况严重,不仅对生态系统的稳定带来了极大的挑战,同时也潜在影响了土壤有机碳的储量。经果林种植作为土地退化治理工程的重要措施,可缓解人地矛盾、改善生态环境,给当地带来一定的经济效益。为探讨油桃种植模式对土壤有机碳组分及其稳定性的影响,本研究以云南省开远市不同油桃种植模式,油桃单种和油桃南瓜套种为研究对象,以邻近的次生林为对照,分析不同油桃种植模式下土壤有机碳及其组分
【基金项目】
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国家自然科学基金面上项目“喀斯特断陷盆地植被恢复对土壤有机碳库及其稳定性的影响机制”(项目号:42071127); 云南大学“高层次引进人才”科研启动项目(项目号:C176220100083);
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我国滇南地区生态环境脆弱,土地退化情况严重,不仅对生态系统的稳定带来了极大的挑战,同时也潜在影响了土壤有机碳的储量。经果林种植作为土地退化治理工程的重要措施,可缓解人地矛盾、改善生态环境,给当地带来一定的经济效益。为探讨油桃种植模式对土壤有机碳组分及其稳定性的影响,本研究以云南省开远市不同油桃种植模式,油桃单种和油桃南瓜套种为研究对象,以邻近的次生林为对照,分析不同油桃种植模式下土壤有机碳及其组分高锰酸钾氧化有机碳、颗粒有机碳与矿物结合态有机碳在0-40 cm土层的分布情况;以次生林为参考计算不同油桃种植模式碳库管理指数;采用傅里叶红外光谱法研究不同油桃种植模式各有机碳组分的红外光谱特征,探究土壤有机碳及其组分的化学结构变化特征。综合土壤有机碳组分、碳库管理指数、土壤有机碳化学结构以及土壤理化性质,分析土壤有机碳及其组分的稳定机制。主要结果如下:(1)次生林、油桃单种和油桃南瓜套种的土壤有机碳含量分别为8.03-29.52g/kg、3.96-14.69 g/kg、4.78-14.25 g/kg,垂直剖面上均表现为随土层深度增加而减少。不同种植模式间有机碳组分与土壤有机碳的比例差异性显著(P<0.05),油桃南瓜套种的活性有机碳与土壤有机碳的比例小于油桃单种,具有较高的有机碳稳定性。油桃种植改变了土壤有机碳库,与对照相比两种植模式的碳库管理指数均有不同程度的降低,油桃单种和油桃南瓜套种的碳库管理指数随土层呈现先增加后减少的趋势,油桃南瓜套种的碳库较稳定。(2)不同油桃种植模式下土壤有机碳所含化合物类型无变化,但化学结构有所改变。多糖类化合物在有机碳中占有相当大的比例,其次依次为醇酚、酚羟、芳香族、脂肪族。土壤有机碳与矿物结合态有机碳的红外光谱相似,颗粒有机碳中酚羟以及醇酚化合物的含量相对较高,矿物结合态有机碳具有较高的疏水性及化学稳定性。与油桃单种相比,油桃南瓜套种可以提高土壤醇酚和脂肪族化合物的相对含量,增大有机碳疏水性以及与矿物结合的稳定性结构的比例,增加土壤的化学稳定性,更有利于有机碳的长期累积。(3)相关性分析、主成分分析以及冗余分析的结果显示相较于土壤有机碳和矿物结合态有机碳,颗粒有机碳中的有机化合物对土壤有机碳及其组分的变化更敏感,砂粒、p H是影响不同油桃种植模式以及不同土层深度下土壤有机碳组分的主要环境因子。综上,油桃南瓜套种是较好的种植模式,有利于油桃果园有机碳的固存。提高对不同油桃种植模式下土壤有机碳组分及其稳定性的认识,可为优化油桃种植方式和提高农业土壤固碳潜力提供理论依据和实践指导。
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