土地利用变化对东北温带幼龄林土壤碳氮磷含量及其化学计量特征的影响

土地利用方式的改变打破森林生态系统原有的碳氮磷平衡,从而显著地影响森林生态系统的生物地球化学循环过程。以地段相邻、林龄相同(10年生)、原始植被一致但土地利用方式不同(无土壤翻动的天然次生林[ns]、间作大豆而土壤翻动中等的人工林[ms]、间作人参而土壤翻动严重的次生林[ss])的温带幼龄林为对象,探索土地利用变化对土壤碳、氮、磷含量及相互关系的影响。结果显示:(1)土地利用方式显著改变表层和深层土壤碳含量,各土壤层次碳含量均呈现ns>ms>ss;而氮含量仅在0-20cm具有显著性差异(p<0.05);不同土地利用类型之间磷含量无显著差异(p>0.05);表明碳氮磷对土地利用变化敏感程度不同。(2)ss土壤碳氮比(c/n)和碳磷比(c/p)低于ns和ms,而ns和ms之间c/n和c/p因土壤层次而异。不同土壤层次氮磷比(n/p)均随土壤翻动强度的增加而显著减小(ns>ms>ss,p<0.05),且随土层加深而降低;表明n/p相对于c/n和c/p可能对土地利用变化具有更优生态指示功能。(3)土地利用变化显著改变土壤碳-氮、碳-磷、氮-磷的耦合关系。土壤碳-氮(c-n)之间存在极显著(p<0.001)的线性关系,其中3种土地利用方式的土壤c-n关系的斜率差异不显著(p=0.458,共同斜率为11.1),但截距差异显著(p<0.001)。结合本地区和全球文献数据分析指出,森林土壤碳氮关系既有大尺度上的普适性,又有小尺度上对土地利用方式响应的局域分异性。