茶园土壤有机碳的淋溶迁移研究

发布时间：2020-04-13 12:11

【摘要】：生态系统碳循环是当前气候变化和区域可持续发展研究的核心内容之一,影响到经济和社会发展的各个方面。准确评估淋溶规律和定量茶园系统碳淋溶通量大小,是碳平衡和碳循环研究的一个难点。茶园作为一种人类主导的生态系统,探明其系统内的土壤碳含量和碳迁移渗透规律、大小,对减少茶园系统的碳排放,增加土壤有机碳储存,发展茶园低碳经济具有极其重要的意义。本研究以5年、10年、20年、33年、56年茶园及其周边森林(56年茶园的周边为伴有少量乔木的草地)的各层土壤(0-20 cm一层,共6层120 cm)为研究对象,采用传统的原状土柱淋溶模拟实验和碳同位素示踪法探讨茶园土壤碳的淋溶通量大小及其淋溶迁移规律,并追溯其各土层的碳来源。通过测定茶园土壤的碳同位素13(613C)、土壤有机碳(SOC)含量、土壤容重(BD)、土壤pH值、总氮(TN)和氨氮(NH4+-N)含量,对比不同植茶年龄茶园的各层土壤样品的SOC含量和813C的空间和时间尺度上的变化规律来分析淋溶机理。结果如下：(1)茶园土壤SOC含量和SOC密度随土层加深而降低,0-120 cm的土壤总碳密度为109.48Mg C/ha。(2)砍伐森林建植茶园后,其建植过程中损失的SOC在茶园建成后的恢复分为两个阶段：建植茶园10年内,40-120 cm土层的有机碳经历了一个有机碳的快速恢复期,但到33年时,该土层的有机碳仍然没有恢复到周边森林的同层碳浓度水平；在茶园建成20年后,茶园土壤有机碳的恢复和积累主要发生在0-60 cm的表土层。(3)通过对有机碳δ13C比率的分析,明确了茶园土壤的碳淋溶途径真实存在。坡上的位置是影响茶园淋溶通量的因子。坡顶茶园的碳淋溶损失可以忽略不计,坡中茶园的有机碳淋溶迁移缓慢,坡脚茶园有机碳淋溶损失较大。(4)各茶园有机碳淋溶迁移通量0-20 cm土层均高于0-40 cm土层,前者均值为5607.78 mg/m2,而后者均值为4358.27 mg/m2,说明20-40 cm土壤层截留了表层(0-20 cm)淋溶下来的22.28%的有机碳,但仍有有机碳迁移到40 cm土层以下。各植茶年龄的茶园的0-20 cm和0-40 cm土层SOC淋溶迁移损失通量均小于森林土壤,说明砍伐当地阔叶林建植茶园并未加剧了土壤碳的损失。20-40 cm土层SOC淋溶通量大小与植茶年龄呈负相关(P0.05),说明植茶年龄的延长有利于减小有机碳淋溶损失而增加茶园的碳储存能力。(5)高密度种植(10000株/ha)的茶园随植茶年限的延长,0-40 cm土层的pH随植茶年龄的延长而增加,碱化率分别为0.0158/yr,0.0140/yr；40-80 cm土层的pH随植茶年龄变化不明显；80-120 cm土层的pH则随植茶年龄的延长而降低,酸化率分别为-0.0161/yr和-0.0245/yr；低密度种植(5000株/ha)的茶园各层土壤pH与周围森林没有显著差异(P0.05),未发现酸化现象,低密度种植能够减缓茶园土壤的酸化。(6)本研究未发现SOC淋溶迁移通量受茶园土壤本底有机碳、土壤pH、土壤总氮以及铵态氮浓度的影响(P0.05)。
【学位授予单位】：云南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S153.6

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