火干扰对寒温带草原土壤微生态环境及碳循环的影响

摘要

【目的】探讨火干扰对寒温带草原土壤微生态环境的影响，揭示火烧后土壤碳循环关键指标的变化规律，以期为草原火灾后生态系统恢复与碳库可持续管理提供科学依据。【方法】以黑龙江省富裕县草原火烧迹地为研究对象，选取火烧后1年（F1）、3年（F3）、5年（F5）的火烧迹地，以未火烧区为对照（CK），测定土壤理化性质（pH、含水率、温度、有效磷、速效钾）、有机碳组分（可溶性有机碳DOC、颗粒有机碳POC、易氧化有机碳ROC）、微生物生物量（微生物生物量碳MBC、微生物生物量氮MBN）及腐殖质组分含量，对比分析火干扰对土壤微生态环境及碳循环关键指标的影响。【结果】（1）火干扰显著改变了土壤理化性质，表现为土壤p H值降低，含水率和温度升高，速效养分（尤其是钾素）显著提升。（2）与未火烧区相比，火干扰对土壤有机碳组分也产生了显著影响，呈现出“活性组分（DOC）先降（F1、F3）后升（F5），颗粒组分（POC）持续下降，易氧化组分（ROC）相对稳定”的差异化响应模式。（3）MBC、MBN随恢复年限均呈现先上升后下降的变化趋势，二者含量在火烧5年后均趋于未火烧区，表明经过5年自然恢复，土壤微生物生物量碳、氮库已基本恢复至未火烧状态，反映出寒温带草原土壤微生物群落具有较强的自我恢复能力。（4）腐殖质总量、胡敏酸和富里酸含量随恢复年限呈“上升（F1）—下降（F3）—上升（F5）”的波动趋势，而胡敏素无显著变化，这表明火干扰主要影响腐殖质中活性较高的可溶性组分，而对稳定态有机碳库的扰动相对有限。【结论】火烧5年后，土壤速效养分显著提升，可溶性碳库恢复并超过未火烧水平，腐殖质总量显著增加，表明火干扰在长期尺度上对土壤碳汇功能具有正向促进效应，并驱动土壤微生态环境呈现“短期扰动—中期调整—长期恢复”的时序演替，该研究揭示了寒温带草原火烧迹地土壤碳库的动态转化机制，为草原生态修复、碳库评估及火预防治理提供了关键参数与科学依据。

关键词

火干扰 / 寒温带草原 / 土壤微生态 / 土壤碳循环 / 碳库修复