森林土壤質(zhì)量是土壤功能優(yōu)良與否的評價指標(biāo)或指標(biāo)體系。但是,森林土壤指標(biāo)逾百個,森林土壤質(zhì)量到底如何定量化?用何種指標(biāo)或哪些指標(biāo)表征土壤質(zhì)量一直模糊不清。
為此,中國科學(xué)院沈陽應(yīng)用生態(tài)研究所森林生態(tài)與經(jīng)營研究團隊,通過對比人工林與天然林(參照系)土壤物理、化學(xué)和微生物學(xué)性質(zhì),共收集發(fā)表文獻中的48個指標(biāo)和2600余組數(shù)據(jù),基于每個指標(biāo)最小數(shù)據(jù)量、文獻偏倚檢驗等,進一步選出26個指標(biāo)和1804組數(shù)據(jù)進行meta匯總(圖1),分析了人工林取代天然林后土壤各指標(biāo)變化的方向和強度,提出了表征森林土壤質(zhì)量評價指標(biāo)。
結(jié)果表明,以天然林為參照,人工林土壤容重升高,而全量碳氮、微生物量碳氮等15個指標(biāo)下降,降幅為14%-36%。通過主成分分析、肯德爾等級相關(guān)分析、冗余分析等方法,確定了土壤質(zhì)量評價指標(biāo)及貢獻率(括號中為貢獻率):微生物量碳(22.2%)、全碳(17.9%)、微生物量氮(16.7%)、真菌生物量(15.2%)、全氮(14.9%)、細菌生物量(8.3%)、水解酶活性(4.8%)(圖2)。其中,涉及碳氮的4個指標(biāo)對森林土壤質(zhì)量解釋貢獻率達71%以上,即森林土壤的碳氮含量可作為判斷土壤質(zhì)量高低的指標(biāo)。研究結(jié)果為森林土壤質(zhì)量評價、土壤恢復(fù)程度等評價提供重要參考。
上述研究成果以“A global meta-analysis of indicators for assessing forest soil quality through comparison between paired plantations versus natural forests”(DOI: 10.1002/ldr.4411)為題發(fā)表在Land Degradation and Development期刊上。沈陽生態(tài)所次生林生態(tài)與經(jīng)營組楊凱研究員和刁萌萌博士為共同第一作者,朱教君研究員為通訊作者,其他合作作者包括沈陽生態(tài)所盧德亮副研究員、張偉東研究員等。研究得到了國家自然科學(xué)優(yōu)秀青年基金項目(31922059)和國家重點研發(fā)計劃項目 (2020YFA0608103)資助。

圖1 Meta分析中全球研究地點

圖2 森林土壤質(zhì)量指標(biāo)




