小黑杨与紫穗槐人工林对退化典型黑土土壤呼吸的影响OA

[目的]测定并比较种植小黑杨与紫穗槐的人工幼龄林在不同退化程度黑土上的土壤呼吸速率(Rs),分析环境因子对人工幼龄林土壤呼吸的影响,以揭示以小黑杨和紫穗槐为代表的乔木型与灌木型植被恢复措施在退化黑土土壤碳排放过程中的差异作用。[方法]2024年5—10月(不同退化程度土壤样地于2022年构建),使用便携式土壤碳通量观测系统LI-870,在齐齐哈尔克山农场分别对轻度、中度和重度退化黑土上种植的小黑杨和紫穗槐的人工林及对应空白对照小区(各小区面积均为4 m×7 m)的土壤呼吸速率进行野外原位连续观测,对比分析不同退化程度下种植小黑杨和紫穗槐人工林土壤呼吸速率的差异,并基于Pearson相关分析、冗余分析(RDA)以及偏最小二乘法路径模型PLS-PM探究其作用机制。[结果]植被类型、土壤退化程度及其交互作用均极显著影响土壤呼吸速率(p<0.001)。种植小黑杨和紫穗槐人工林的不同退化程度的黑土土壤呼吸速率均具有较强的季节变化特征,最大值均出现在7月和8月。小黑杨、紫穗槐及对照组的平均土壤呼吸速率均随着黑土退化程度的增加显著降低(p<0.05)。在各退化土壤中,紫穗槐种植地的平均土壤呼吸速率[2.31μmol/(m^(2)·s)](以CO_(2)计)总体上高于小黑杨栽植地的平均土壤呼吸速率[1.96μmol/(m^(2)·s)]。模型拟合结果表明,5 cm土壤温度与土壤呼吸速率呈显著指数相关关系。土壤呼吸速率与土壤体积含水量无显著关系,但其交互作用显著影响了种植不同物种的土壤呼吸(p<0.05)。Pearson相关分析表明Rs与5 cm土壤温度、碱解氮呈极显著正相关(p<0.01)。RDA表明土壤呼吸速率与全氮、速效磷、全磷、碱解氮、5 cm土壤温度、体积含水量显著正相关(p<0.05)。偏最小二乘法路径模型结果表明,植物种类和土壤退化程度均可以直接和间接影响土壤呼吸速率。[结论]种植小黑杨和紫穗槐的人工林能显著提高退化黑土土壤呼吸速率(p<0.05),种植紫穗槐人工林的轻度退化土壤平均土壤呼吸显著高于小黑杨人工林(p<0.05)。土壤温度是影响呼吸速率时间变化的关键因子,其通过与土壤养分的耦合作用,直接与间接地介入了植物种类、土壤退化程度对土壤呼吸的影响。