不同树种下的土壤发育及其与树木特性的关系——以德国东部矿区复垦后的案例研究为例

《Ecological Engineering》：Soil development under different tree species in relation to tree properties, a case study from post-mining sites in Eastern Germany

　　

L. Buchbauerová|C.A. Lange|T. Heinkele|T. Cajthaml|J. Frouz

摘要

采矿活动，尤其是露天采矿，会对环境造成严重破坏。原始土壤会被挖掘出来或被覆盖层掩埋。在退化的矿区土地上进行植树造林可能有助于矿区覆盖层中新土壤的形成。在这项研究中，我们探讨了德国东部Domsdorf前露天煤矿矿区沙质覆盖层上发育出的土壤的性质。这些土地上种植了七种树木：松树（Pinus sylvestris）、落叶松（Larix decidua）、栓皮栎（Quercus petraea）、红橡树（Quercus rubra）、白桦（Betula pendula》、《椴树》（Tilia cordata）和桤木（Alnus glutinosa）。在这些特定树种的试验地块中，我们测量了有机层和矿物土中的碳（C）和氮（N）储量，确定了pH值和有效养分含量，并通过分析磷脂脂肪酸和蚯蚓活动来研究微生物群落。土壤参数与树木的相关参数进行了对比，包括树冠高度（DBH）、叶绿素、氮平衡指数（NBI）以及叶片的碳氮比（C:N ratio）。

叶片的碳氮比按照上述树木的顺序逐个降低，其中红橡树的树冠高度最高，栓皮栎的树冠高度最低。松树的碳含量最高，其叶片碳氮比和有机层堆积量也最高；其次是白桦，其蚯蚓活动最为活跃。有机层的质量与叶片的碳氮比密切相关。矿物土中的碳和氮储量在白桦树下最高，并且与树冠高度高度相关。红橡树和落叶松下Ca²⁺及其他碱性阳离子的可用性以及pH值特别高。真菌的存在与叶片的碳氮比呈正相关。蚯蚓的生物扰动作用与pH值和Ca²⁺含量呈正相关。

总体结果表明，具有不同特性的树木支持着不同的土壤形成机制和土壤有机质的积累过程。