华西雨屏区柳杉人工林土壤持水能力及其对土壤有机碳的指示作用

作者：刘宣; 崔宁洁; 谭飞川; 洪宗文; 熊仕臣; 孟媛超; 谭波; 李晗; 徐振锋; **; 游成铭; 冯秋红^*

来源：应用与环境生物学报, 2023, 29(03): 670-679.

DOI：10.19675/j.cnki.1006-687x.2022.03034

• 华西雨屏区
• 柳杉人工林
• 土壤孔隙度
• 土壤持水能力
• 有机碳组分

土壤持水能力是评估森林涵养水源和影响土壤碳库的重要指标之一，但不同生长阶段的森林土壤持水能力变化特征及其与有机碳的生态关联还不清楚.为探究不同林龄柳杉人工林的土壤持水能力及其对土壤有机碳的指示作用，选取华西雨屏区柳杉(Cryptomeria japonica)幼龄林(6 a)、中龄林(12 a)、近熟林(23 a)、成熟林(27,32 a)和过熟林(46,52 a)为研究对象，测定表层土壤(0-20 cm)的水分-物理性质、易氧化碳、颗粒碳和总有机碳含量.结果显示：林龄对柳杉人工林土壤容重、土壤孔隙度及持水量均有显著影响(P<0.05)，且柳杉人工林土壤容重、土壤孔隙度及持水量随林龄增长呈二次函数变化.近熟林(23 a)、成熟林(27,32 a)和早期过熟林(46 a)的土壤孔隙度和土壤持水能力相较其他生长阶段更优.土壤深度对土壤孔隙度和持水量指标均有显著影响(P<0.05),0-10 cm土壤孔隙度和持水能力整体高于10-20 cm.土壤总有机碳和颗粒碳含量均与土壤容重呈显著负相关(P<0.05)，与土壤孔隙度和持水量指标呈显著正相关(P<0.05)；但颗粒碳与土壤容重、孔隙度、持水量指标的线性拟合决定系数(R2)均大于总有机碳，表明土壤水分-物理性质可能更能指示土壤颗粒碳的变化.根据主成分分析特征值大于1提取了第一主成分土壤孔隙度PCA1和土壤持水能力PCA1，累计贡献率为70.7%和76.1%.结构方程模型表明，林龄通过改变土壤孔隙度PCA1(路径系数为0.19)，从而影响持水能力PCA1(路径系数为0.99)，进一步调控颗粒碳(路径系数为0.60)，最终影响总有机碳(路径系数为0.61).综上，华西雨屏区柳杉人工林土壤持水能力在不同生长阶段具有明显的变化特征，并且与土壤有机碳具有较强的生态关联；本研究结果可为森林的可持续经营和森林土壤碳循环模型的参数优化提供理论依据.(图5表3参46)

• 单位
  四川省林业科学研究院; 四川农业大学