黄土丘陵区深层土壤有机碳的储量及来源

【摘要】：以退耕还林还草为主的植被恢复是黄土丘陵区生态建设的重要内容，不仅改变了本区域的土地利用状况和表层土壤有机碳累积量，而且对深层土壤有机碳也产生了一定影响。目前有关深层土壤有机碳研究开展较少,深层土壤有机碳累积过程尚不清楚，有可能导致区域土壤碳储量估算的偏差。本文针对土壤固碳研究的薄弱环节和黄土高原土壤固碳效益评估需求，通过野外调查采样及分析测定，采用13C同位素示踪法，研究不同土地利用类型及年限下深层土壤有机碳储量、剖面分布特征及其累积动态，辨析深层土壤有机碳来源，研究结果可为区域土壤碳储量估算及土壤固碳认证提供科学依据。研究取得以下主要结论： （1）黄土丘陵区不同植被类型下SOC储量在剖面上分布均表现为：0～100cm内随土壤深度增加而显著降低，变化范围为5.10～12.85t hm-2；而在100～400cm则稳定于5.12～6.13t hm-2之间，不同层次间仅存在轻微波动。 （2）随土壤深度增加，浅层土壤有机碳储量显著降低，深层土壤有机碳变化趋势不明显，但储量很高，约占0~400cm剖面土壤有机碳的60%。其中80~100cm土层的土壤有机碳储量与深层100~200cm和200~400cm的土壤有机碳储量呈显著线性相关，是0~100cm5个土层中与深层土壤有机碳储量变化相关性最强的一层，可用于估算深层土壤有机碳的储量。 （3）人工刺槐林、柠条林和自然撂荒地表层（0~20cm）土壤有机碳储量显著高于坡耕地，而深层有机碳储量在不同利用类型间差异不显著。随植被恢复年限的增加，深层土壤有机碳储量呈上升趋势，人工刺槐林和柠条林100~400cm土壤有机碳平均累积速率分别为0.14t hm-2a-1和0.19t hm-2a-1。在估算黄土丘陵区植被恢复的土壤固碳效应时，应考虑深层土壤有机碳累积量，否则会严重低估植被恢复的土壤固碳效应。 （4）在人工刺槐林土壤剖面中土壤有机碳的δ13C值随着深度的增加而增高，而坡耕地δ13C值的变化趋势并不明显。人工刺槐林表层土壤有机碳来源于林地凋落物和根系的比例为69.6%，深层1~3m内土壤有机碳来源于林地凋落物和根系的比例远远小于表层，约分布在7.0~17.0%的范围内。