退化林地土壤有机碳矿化研究必要性探讨

退化林地土壤有机碳矿化研究必要性探讨

孟婷婷1,2,3，王雪1,2,3

1 陕西省土地工程建设集团有限责任公司，陕西 西安710075； 2 陕西地建土地工程技术研究院有限责任公司，陕西 西安710075；

3 自然资源部退化及未利用土地整治工程重点实验室，陕西西安710075

摘要：土壤有机碳是陆地生态系统最大的碳库，其动态变化是影响陆地生态系统碳收支平衡和全球碳循环过程的重要因素。林地对土壤碳库的变化具有极端敏感的特性，靖边北部风沙滩区处于毛乌素沙漠南端，生态环境脆弱，防护林出现严重退化和破碎化的态势，形成了大面积的残次林，已慢慢由原来的碳汇变成了碳源。并且该地区干旱、少雨、多风沙，决定了温度、水分是影响该地区土壤有机碳矿化及稳定性的关键因素。本文分析总结了该区土壤有机碳矿化的影响因素水分、温度、有机碳组分，同时探讨了对退化林地土壤有机碳矿化研究的必要性。

关键词：有机碳矿化、温度、水分、有机碳组分、退化林地

1土壤有机碳矿化影响因素

全球气候变化是当今社会各界都关注的焦点问题，也是现代生态学的研究热点。土壤有机碳（SOC）是陆地生态系统最大的碳（C）库，其动态变化是影响陆地生态系统C收支平衡和全球C循环过程的重要因素。SOC库动态包括释放和积累两个过程。其中SOC库的释放主要通过SOC矿化途径来实现，这一过程直接关系到温室气体的形成与排放以及土壤质量的保持[1]。因此，研究SOC矿化特征不仅有助于揭示SOC释放调控机制及其稳定性，为深入研究土壤固C能力的影响机制和估算土壤C储量提供基础数据，而且对有效控制全球气候变化具有重要的现实意义。

土壤有机碳矿化是全球碳循环的重要组成部分，也是陆地生态系统到大气碳通量的最大组成部分[2]。它不仅为植物生长提供了矿物质营养，也为微生物降解有机质提供了能量[3]。土壤有机碳矿化过程受水分、温度、外源有机质、土壤质地、土地利用方式、土壤pH和土壤微生物数量及活性等环境因子的影响[3-7]。它对水分和温度的敏感性是反映全球气候变化影响陆地生态系统的重要指标[8]，一般而言，温度和水分对土壤有机碳矿化速率和累积矿化量都有着显著影响，但对两者的相对重要性存在争议[9]。大多数研究表明，在潮湿环境中，温度占主导作用，即有机碳矿化量随温度的升高而显著增加，而在相对干旱的环境中，水分成为有机碳矿化的限制因子[10]。由于水分与微生物活性、氧供应能力等其他因素之间存在密切而复杂的联系，因此，对于碳矿化与土壤水分及温度的关系尚未有定论。

此外，SOC的矿化与自身构成组分也有关系，不同SOC组分来源不同，具有不同的生物稳定性和可降解性，在土壤中的积累或周转速率不同，对土壤C的固定和大气CO2滞留有不同的影响[11]。土壤活性有机碳是易分解、矿化的有机碳，其组分较多，但大多数学者[12-13]认为，土壤中的微生物量碳（MBC）、水溶性有机碳（DOC）是土壤活性有机碳的主要表征指标。土壤活性有机碳在很大程度上受植物和微生物的影响，虽然其含量相对较少，但却可以提前反映土壤的细微变化，因此可以作为预测土壤变化趋势指标。

2退化土地土壤有机碳矿化研究

植被作为陆地生态系统的重要覆盖部分，在保持水土、涵养土地和生态系统碳固持等方面具有极其重要的作用[14]。但是随着全球人口大幅增加，人类活动（如木材砍伐、燃料收集、火烧和放牧等）导致森林退化问题日益严重[15]。森林退化不仅会导致群落类型改变，生物多样性减少和土壤退化等一系列问题，还会降低森林对CO2的固持能力，直接影响陆地生态系统碳循环和碳平衡。有研究表明，中亚热带地区，随着林地的退化土壤有机碳含量及矿化速率显著下降[ 16]；武功山草甸地，随着草甸退化程度的加剧土壤总有机碳和各活性有机碳组分含量呈下降趋势[17]。但是，针对退化土壤有机碳矿化的详细研究还很缺乏，因此，开展有关退化林地土壤有机碳矿化特征的研究十分必要。

4结论

综上所述，对于温度、水分以及森林退化对土壤有机碳矿化及稳定性影响的不确定性，结合土壤有机碳一级动力学模型和温度敏感性方程，研究靖边北部风沙滩区退化林地土壤有机碳矿化特征十分必要，对退化林地固碳措施的实施、植被重建和耕地恢复有重要的理论价值。

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基金项目：陕西省土地工程建设集团科研项目（DJNY2024-30）

作者简介：孟婷婷，（1992-），女，河南商丘人，工程师，硕士，主要从事土地整治及水土资源高效利用，E-mail：1498643610@qq.com。