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荒漠草原土壤有机碳向土壤无机碳酸盐转移的定性与定量研究

张林  
【摘要】: 以内蒙古四子王旗短花针茅荒漠草原为研究对象,2008-2009年通过分析测定土壤碳酸盐(SIC)含量及其δ13C值、土壤CO2的δ13C值和母质风化物的δ13C值等,探讨土壤次生碳酸盐形成和重结晶过程中对土壤CO2的固定,并计算其固定量;同时结合测定土壤有机碳(SOC)、植物体和大气CO2的δ13C值计算土壤中SOC向SIC的碳转移量。最后通过测定不同载畜率下的土壤部分理化性质、SOC含量及其δ13C值,探讨随放牧强度增加SOC深度分布和δ13C值的组成差异特征。结果表明:(1)次生碳酸盐的δ13C值主要由土壤CO2的碳同位素组成决定,可用土壤CO2的δ13C值计算次生碳酸盐的δ13C值。对该研究区SIC进行区分,发现在40-50、50-60、60-80和80-100 cm土层,次生碳酸盐(PC)所占的比例分别为83.6%、65.4%、41.7%和17.4%。(2)应用δ13C值和化学平衡原理估算该地区PC形成和重结晶过程中固定的CO2量,得出40-50、50-60、60-80和80-100 cm土层每Kg土壤中分别固定了38.3、39.2、25.1和9.2 g的土壤CO2。即该研究区1m深度土层内,每m2土壤中固定的CO2量大约为23.098 Kg。(3)40-50 cm、50-60 cm、60-80和80-100 cm土层固定的来自根系、微生物呼吸、SOC氧化分解释放的CO2量分别为22.5、23.3、13.2和4.6g。(4)放牧对SOC的影响主要在0-20 cm土层,且随放牧强度增大,SOC含量降低,土壤C/N比和粘粉粒百分含量均降低,土壤有机质分解程度越大,δ13C值越偏正。δ13C值的深度变化特征还表明土壤剖面形成发育过程中当地气候和植被发生了很大的变化,可能实现了由C4植物占优势向C3植物占优势的变迁。


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