城市綠地土壤碳儲(chǔ)量及碳通量研究.pdf

1、隨著城市化進(jìn)程的加速，城市用地在迅速擴(kuò)張的同時(shí)也導(dǎo)致了綠地利用方式的改變，這種改變深刻影響了土壤理化性質(zhì)。國(guó)內(nèi)外對(duì)城市土壤的研究早期主要圍繞著土壤肥力展開，探討工業(yè)化背景下城市土壤養(yǎng)分及重金屬污染狀況。伴隨著全球氣候變化的加劇，城市土壤碳庫(kù)研究被賦予了新的內(nèi)涵，即與全球碳循環(huán)相聯(lián)系，受到了廣泛關(guān)注。當(dāng)前對(duì)城市土壤碳庫(kù)的研究主要集中在對(duì)城市土壤碳含量及其時(shí)間變化規(guī)律上，而系統(tǒng)的對(duì)城市土壤碳庫(kù)特征及碳通量等方面的研究還不多見。因此，對(duì)城市土

2、壤碳儲(chǔ)量及影響因素的研究，對(duì)全面了解全球變化背景下土壤碳庫(kù)變化具有積極意義。
　　 本文以合肥不同綠地類型(校園綠地、公園綠地、工廠綠地、道路綠地、居住區(qū)、近郊森林公園)、不同植被配置模式(喬草、灌草、喬灌草、草地)、不同功能區(qū)(老工業(yè)區(qū)、商業(yè)區(qū)、居民服務(wù)區(qū)等)土壤為研究對(duì)象，從城市土壤有機(jī)碳含量、土壤C：N比、土壤活性碳氮、土壤呼吸等方面對(duì)城市土壤碳庫(kù)特征進(jìn)行了系統(tǒng)研究，得到如下結(jié)果。
　　 0-30 cm土層，城區(qū)各

3、綠地土壤pH(H2O)均值為8.64，呈強(qiáng)堿性，近郊森林公園pH均值為6.48；城區(qū)內(nèi)各綠地土壤容重、電導(dǎo)率均值分別為1.40 g-cm-3，154.98μS·cm-1，顯著高于近郊森林公園(1.25 g·cm-3，83·69μS cm-1)；城區(qū)內(nèi)各綠地土壤NH4+-N、NO3--N、全磷含量分別為9.65 mg·kg-1、6.89 mg·kg-1、493.74 mg·kg-1，均高于森林公園土壤對(duì)應(yīng)養(yǎng)分含量(7.48 mg·kg-1

4、、6.76 mg·kg-1、242.61 mg·kg-1)；城區(qū)各綠地土壤含水率均值為22.70％，低于森林公園土壤含水率(30.35％)。
　　 綠地類型、土層厚度、植被配置模式均對(duì)土壤有機(jī)碳含量影響顯著(P<0.05)，城區(qū)綠地土壤有機(jī)碳含量垂直變化較復(fù)雜，但整體上仍隨土層深度的增加而遞減。0-30 cm土層，不同綠地類型土壤有機(jī)碳含量分別為森林公園(17.95 g·kg-1)>道路綠地(9.91 g·kg-1)>公園綠地(

5、7.00 g·kg-1)>校園綠地(6.87 g·kg-1)>居住區(qū)綠地(5.70 g·kg-1)>工廠綠地(5.01 g·kg-1)；不同植被配置模式下土壤有機(jī)碳含量依次為喬草模式(15.43 g·kg-1)>灌草模式(7.48 g·kg-1)>喬灌草模式(7.32 g·kg-1)>草地(5.91 g·kg-1)。
　　 土壤有機(jī)碳含量在不同功能區(qū)中差異顯著(P<0.05)，呈現(xiàn)明顯的環(huán)境梯度變化，老工業(yè)區(qū)、商業(yè)區(qū)、居民服務(wù)區(qū)

6、、森林公園含量分別為6.67、8.58、6-31和17.95 g·kg-1：工業(yè)類型對(duì)土壤有機(jī)碳影響不顯著(P>0.05)，4種工業(yè)類型土壤有機(jī)碳含量依次為紡織業(yè)(6.47 g·kg-1)>制造業(yè)(5.15g·kg-1》居民服務(wù)業(yè)(4.27g·kg-1)>化工工業(yè)(4.01 g·kg-1)。
　　 近郊森林公園土壤有機(jī)碳密度與城區(qū)內(nèi)各綠地差異顯著(P<0.05)；城區(qū)內(nèi)道路綠地土壤有機(jī)碳密度與其它綠地差異顯著(P<0.05)。城

7、區(qū)內(nèi)各綠地土壤有機(jī)碳密度變幅為0.20-4.27 kg·m-2，0-10 cm、10-20 cm、20-30 cm土壤有機(jī)碳密度均值分別為1.13、0.93和0.87 kg·m-2，森林公園土壤有機(jī)碳密度變幅為1.07-3.40kg·m-2，三土層含量分別為2.40、2.33和2.02 kg·m-2。
　　 不同功能區(qū)土壤有機(jī)碳密度差異顯著(P<0.05)，0-30 cm土層，近郊森林公園、老商業(yè)區(qū)、老工業(yè)區(qū)、居民服務(wù)區(qū)土壤有機(jī)

8、碳密度分別為2.22、1.14、0.94、0.90kg·m-2。相關(guān)分析表明，土壤有機(jī)碳密度與NO3--N、全磷、含水率呈正相關(guān)；與pH(H2O)、容重呈負(fù)相關(guān)。
　　 土壤C：N比是衡量土壤養(yǎng)分轉(zhuǎn)化、積累以及生產(chǎn)力穩(wěn)定性的重要指標(biāo)。0-30 cm土層，城區(qū)內(nèi)C：N比均值為10.6，與全國(guó)所有類型0-30 cm土壤C：N比平均水平10.84接近；不同綠地類型土壤C：N比依次為公園(14.36)>校園(10.18)>居住區(qū)(9.3

9、8)>工廠(9.20)；相關(guān)分析表明，土壤C：N比與土壤有機(jī)碳、NO3--N、NH4+-N、全磷呈顯著正相關(guān)。
　　 綠地類型對(duì)土壤溶解性有機(jī)碳(DOC)，微生物量碳(MBC)含量影響顯著，城區(qū)各綠地土壤DOC，MBC含量低于近郊森林公園，且城區(qū)各綠地DOC，MBC含量垂直變化較復(fù)雜，但整體上仍隨土層的增加而遞減。DOC，MBC含量呈現(xiàn)明顯的季節(jié)變化特征，且受林分影響明顯。
　　 不同綠地類型土壤DOC含量依次為：森林公

10、園綠地(44.28 mg·kg-1)>校園綠地(29.84 mg·kg-1)>公園綠地(28.39 mg·kg-1)>居住區(qū)綠地(26.82 mg·kg-1)>道路綠地(26.72 mg·kg-1)>工廠綠地(22.88 mg`kg-1)；不同配置模式土壤DOC平均含量依次為：?jiǎn)滩菽Ｊ?43.13 mg·kg-1)>灌草模式(28.24 mg`kg-1》草地(28.16mg·kg-1)>喬灌草模式(26.05 mg·kg-1)；不同功能

11、區(qū)DOC含量依次為森林公園(44.28 mg·kg-1)>居民服務(wù)區(qū)(32.96 mg·kg-1)>老工業(yè)區(qū)(27.36 mg·kg-1)>商業(yè)區(qū)(25.27 mg·kg-1)；土壤理化性質(zhì)對(duì)DOC含量影響顯著，DOC含量與溶解性有機(jī)氮(DON)、含水率、NH4+-N呈顯著正相關(guān)，與導(dǎo)電率、容重、pH(H2O)、pH(KC1)、全磷呈顯著負(fù)相關(guān)。
　　 森林公園、公園綠地、道路綠地、校園綠地、居住區(qū)綠地、工廠綠地MBC含量依次為

12、489.86、260.51、253.24.、233.55、229.90、174.42 mg·kg-1；喬草模式、灌草模式、喬灌草模式、草地土壤MBC含量依次為440.71、244.72、241.00、180.15mg·kg-1；功能區(qū)對(duì)土壤MBC含量影響顯著(P<0.05)，森林公園、商業(yè)區(qū)、居民服務(wù)區(qū)、老工業(yè)區(qū)含量依次為489.86、277.66、215.14、197.58 mg·kg-1。相關(guān)分析表明，MBC與MBN、DON、NO3

13、--N、全磷、含水率呈顯著正相關(guān)，與NH4+-N、導(dǎo)電率、pH(H2O)、pH(KC1)、容重呈負(fù)相關(guān)。
　　 DOC/SOC值城區(qū)各綠地0.10 cm、10.20 cm、20-30 cm土層均值分別為0.48％、0.59％、0.56％，高于近郊森林公園對(duì)應(yīng)土層(0.30％、0.34％、0.20％)；不同綠地類型DOC/SOC值分別為居住區(qū)(0.63％)>校園(0.59％)>公園(0.56％)>工廠(0.53％)>道路(0.42

14、％)>森林公園(0.28％)。MBC/SOC城區(qū)內(nèi)各綠地三土層的均值(3.84％，3.49％，3.28％)均高于森林公園對(duì)應(yīng)土層含量(2.74％，3.11％，2.55％)；不同綠地類型MBC/SOC值分別居住區(qū)(4.03％)>公園(3.83％)>工廠(3.66％)>學(xué)校(3.36％)>道路(2.98％)>森林公園(2.80％)。
　　 對(duì)居住區(qū)、公園、工廠、校園綠地土壤呼吸研究表明，月份對(duì)土壤呼吸影響顯著(P<0.05)，土壤呼

15、吸7月開始增長(zhǎng)，12月開始降低，最大值出現(xiàn)在2011年6月和8月(雨季)；居住區(qū)綠地土壤呼吸范圍為0.72-2.39μmaolm-2 s-1，工廠綠地土壤呼吸范圍為1.73-4.10μmol m-2 s-1，公園綠地土壤呼吸范圍為1.95-5.59μmol m-2 s-1，校園綠地土壤呼吸范圍為1.85-5.09μmaol m-2 s-1
　　 0.5 cm土壤溫度隨季節(jié)變化明顯，未受降水影響時(shí)0-5 cm土壤溫度對(duì)土壤呼吸影響

16、顯著(P<0.05)；研究范圍內(nèi)，當(dāng)土壤含水率在18％-25％時(shí)，含水率對(duì)土壤呼吸影響顯著(P<0.05)。在2011年6月和8月降水旺季對(duì)土壤呼吸進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果表明土壤含水率對(duì)土壤呼吸影響顯著(P<0.05)，但此降水期間土壤溫度對(duì)土壤呼吸影響不顯著(P>0.05)；研究表明土壤呼吸與0-10 cm土壤有機(jī)碳、NO3--N、全磷以及細(xì)跟含量呈正相關(guān)(P<0.05)，與DOC呈負(fù)相關(guān)(P<0.05)；與10-20 cm土壤全N，全磷含量