表土压实的严重程度控制着滑行道对土壤生态过程的影响

IF 5 1区环境科学与生态学 Q1 BIODIVERSITY CONSERVATION Journal of Applied Ecology Pub Date : 2024-06-24 DOI:10.1111/1365-2664.14708

Theresa Klein-Raufhake, Norbert Hölzel, Jens Jakob Schaper, Anja Hortmann, Michael Elmer, Max Fornfeist, Britta Linnemann, Michael Meyer, Katharina Rentemeister, Lea Santora, Jens Wöllecke, Ute Hamer

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摘要

在温带森林生态系统中，滑行道是一种主要的管理诱导干扰，对土壤生态过程有相当大的影响，但迄今为止人们对其了解甚少。在德国森林中，滑行道占森林面积的 10%-20%，可能受到重型机械造成的土壤压实的影响。我们在中欧四种森林类型的 84 个配对地块上系统地研究了滑行道对土壤物理、化学和微生物参数的影响。在地形较为陡峭的低山森林中，滑行道的影响比在低地森林中更为剧烈。低山地区的滑行道显示微生物生物量的碳氮比（MBC/MBN）降低，微生物（MBC/SOC）和酶活性增加，导致碳周转加快（碳氮比降低，EOC/EN），土壤中的二氧化碳损失（CO2/SOC）增加。滑行道对低地森林的总体影响较小。在基质贫瘠的土壤上，我们发现 MBC/MBN 比率有所上升，而在基质丰富的低地土壤上，滑行道显示 CO2/SOC 有所下降，这表明土壤碳储量成比例增加。无论特定地区的影响如何，细粒土壤容重的相对增加被认为是决定滑行道对许多土壤参数影响的 "黄金特征"，这表现在与 SOC、N、MBC、MBN、MBP、MBC/SOC 和 CO2/SOC 呈负相关，与某些水解酶的活性呈正相关。合成与应用：我们的数据清楚地表明，在坡度相对较陡的低山区，导致碳和养分大量流失的碳转化过程和土壤呼吸作用在滑道上显著增加，这与低地形成鲜明对比。我们的研究结果具有很强的环境依赖性，这表明必须以高空间分辨率绘制坡度、基质和湿度方面的土壤条件图，以评估重型机械对土壤压实的脆弱性。在这种脆弱性分析的基础上，可以通过指定永久固定的滑行道、对车辆进行技术改造（如宽底轮胎）以及仔细规划和安排管理作业的时间，将负面影响降至最低。

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Journal of Applied Ecology 环境科学-生态学

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期刊介绍： Journal of Applied Ecology publishes novel, high-impact papers on the interface between ecological science and the management of biological resources.The editors encourage contributions that use applied ecological problems to test and develop basic theory, although there must be clear potential for impact on the management of the environment.