[00126234]梨园生态系统碳通量及碳汇评估技术研究与应用

全球气候变化已引起广泛关注,由此全球碳平衡、分布与储存的平衡研究就成为研究热点。作为“世界第一果园”,中国果园的碳汇-碳排放机制尚无人涉足。梨园广泛分布于全区各地,在果园生态系统碳平衡中占有重要地位。明确中国果园的碳汇作用,既对果树的生态收益以及中国果树的发展是十分必要的,也对全球果树的碳汇功能研究有重要的借鉴作用。因此,研究梨园土壤呼吸和地下碳贮量随林龄的变化规律及其控制机理,对于准确评估本区梨园的碳循环模型构建具有非常重要的意义。而目前直接针对梨园动态发育过程中不同树龄梨园的土壤碳通量和碳贮量的研究尚未见报道。 本研究以宁陵万亩梨园作为对象,选择豫东地区6个树龄梨园（分别为2 a、5 a、10 a、20 a、50 a、100 a） 为研究对象,调查了不同树龄梨园不同土层深度土壤微生物包括细菌、真菌、放线菌数量分布特征,研究了土壤脲酶、蔗糖酶和过氧化氢酶活性空间变化,并分析了土壤呼吸及土壤有机质含量的变化,旨在揭示不同树龄梨园土壤呼吸速率的季节动态变化及其主要环境驱动因子、土壤有机碳含量和碳密度的变化、土壤碳通量的变化及主要影响因素。结果表明： （1）含水量较高的情况下,表层（0-20 cm）不同梨园各土层土壤含水量差异不大,40-60 cm土层受外界影响较小,各树龄梨园间土壤含水量差异均不显著;而20-40 cm土层土壤含水量随着树龄的增加土壤含水量逐渐增加。 （2）梨园土壤蔗糖酶活性大致随着树龄的增加呈先升高然后降低的趋势,同一年限不同土壤层次间蔗糖酶活性表现为,随土壤深度增加,蔗糖酶活性不断减小;土壤脲酶活性随着梨园树龄的增加而逐渐降低,同一树龄不同层次表现出随土壤深度增加而递减。不同树龄梨园过氧化氢酶的变化表现为幼龄梨园土壤过氧化氢酶活性变化不大,树龄10 a后土壤过氧化氢酶活性明显降低,但超过一定年限（22 a）之后随着树龄的增加又变化不明显,梨树种植后10 a至22 a间是影响土壤过氧化氢酶活性的关键时期。 （3）梨园土壤有机质含量随着树龄的增加大致呈现下降的趋势,同一树龄不同土层间表现出表层土壤有机质含量最高,随着土层深度增加,土壤有机质含量逐渐降低。 （4）梨园土壤pH值基本表现为随着树龄的增加呈降低的趋势,同一树龄梨园不同土层土壤pH基本表现为上层pH高于下层土壤,梨园土壤pH值变化幅度为8.15～8.66,呈弱碱性。 （5）不同梨园土壤微生物类群的数量组成上以细菌为主,且细菌数量表现出随着树龄的增加逐渐减少,不同土层深度细菌数量表现出随着土层深度增加而减少的趋势;真菌数量表现为壮龄梨园（10 a和22 a）＞老龄梨园（53 a和89 a）＞幼龄梨园（3 a和5 a）,不同土层深度真菌分布与细菌类似,表现出随着土层深度增加而减少的趋势;放线菌数量分布则表现为老龄梨园（53 a和89 a）最高,而10 a梨园最低,不同土层深度细菌分布与细菌和真菌类似,均表现为随着土层深度增加而逐渐减少;但微生物总量变化与细菌保持一致,随着树龄的增加而逐渐减少,且随土层深度增加也表现为逐渐减少的趋势。 （6）温度是影响不同树龄梨园土壤呼吸速率的关键因子,各树龄梨园的土壤呼吸均呈单峰曲线变化趋势,具有明显的季节特征。梨园土壤表面碳通量波动在736.65～1055.98 g C·m-2·a-1之间。梨园土壤表面CO2通量随林龄的增加而降低;土壤表面CO2年通量与土壤0-60 cm土层的有机碳密度之间存在显著的正相关关系。在梨园生态系统中,土壤有机碳含量随土壤深度的增加而减小,梨园的土壤有机碳总含量和密度均随树龄的增加逐渐降低。 该成果明确了中国果园的碳汇作用,对果树的生态收益以及中国果树的发展意义重大,对全球果树的碳汇功能研究也有重要的借鉴作用。对不同树龄梨园碳通量及碳汇的进行准确的估测,明确了果园中有机质及微生物的分布特点,将对全球气候变化从生态学方面做出贡献,进而提高经济社会效益。