土壤活性有机碳是土壤碳素中活性较高的部分,具有一定溶解性,在土壤中移动比较快、不稳定、易氧化、分解、矿化,受植物、微生物影响强烈。虽然土壤活性碳组分占土壤有机碳的比例很小,它却是有机碳库中最活跃的组成部分,参与土壤中很多物理化学和生物过程,其大小和周转对全球生态系统碳循环具有重要意义。小兴安岭是我国寒区森林湿地的集中分布区,20世纪70年代以来,小兴安岭森林湿地深受人类活动的影响,其中排水造林是湿地遭受到的主要干扰方式。湿地排水后,土壤的温度、水文条件和氧化还原特征发生显著改变,进而会影响到土壤活性碳组分的变化。本文选择小兴安岭天然苔草沼泽湿地及不同年代排水造林后的人工落叶松沼泽湿地为对象,研究不同类型和深度下土壤活性碳组分的含量变化趋势,探讨影响活性碳组分含量的影响因素,揭示排水造林时间对土壤碳组分的影响,以期为深入理解活性碳组分在湿地碳循环中的作用提供科学依据。本文得到的主要结论如下: (1)沼泽湿地排水后,土壤理化性质发生改变。土壤有机质分解加快,有机氮、磷矿化作用增强,养分含量随排水年限的增加逐渐减小。排水后DOC、MBC含量锐减且垂直方向趋势改变。排水前后土壤DOC、MBC含量均有明显的季节变化,且变化趋势具有一致性。 (2)沼泽湿地排水后,总有机碳和重组有机碳下降速率小于轻组有机碳。排水40年后,轻组有机碳比例从30%下降到5%。随着排水时间的增长,重组有机碳分配比例明显增加,轻组有机碳分配比例明显下降。沼泽湿地排水后,原有的根层和枯落物层遭到彻底破坏,凋落物供给大大减少和轻组有机碳的快速分解是造成轻组有机碳含量迅速下降的重要原因。 (3)沼泽湿地排水11年后,溶解性有机碳上层含量从395±25 mg/kg下降为280±25mg/kg,下降29%,22年后下降46%,达到一个相对稳定值195-212 mg/kg。随着排水时间的增长,DOC/TOC比值缓慢的增大,长期排水导致溶解性有机碳在土壤有机碳中的分配比例增加,这样更容易造成土壤有机碳的损失。沼泽湿地排水对土壤溶解性有机碳含量的影响主要发生在表层(0-20cm),对剖面深层(20-40 cm)溶解性有机碳含量影响不大。土壤中现存有机碳的数量和返回到土壤中的有机质数量是决定土壤溶解性有机碳数量和组成的主要因素。 (4)沼泽湿地排水后,土壤总有机碳下降率小于土壤微生物量碳,微生物熵值逐渐减小。苔草沼泽湿地土壤的微生物熵最高,随着排水年限增加,微生物熵相对稳定在2.7-2.9%。土壤有机碳大量损失,有机碳的可利用性明显降低,微生物对碳源的有效利用效率下降。 由于草根层破坏导致凋落物供给减少和土壤理化性质改变导致活性碳组分的快速分解是活性有机碳迅速下降的重要原因。土壤轻组有机碳、溶解性有机碳、微生物量碳分别代表了不同的活性有机碳库,三种活性有机碳组分间有着密切的联系。排水后,土壤活性有机碳组分的变化说明,沼泽湿地排水不仅造成土壤有机碳的大量损失,而且有机碳的组成结构也发生了很大变化,有机碳的可利用性大大下降。