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不同盐碱程度土壤无机碳剖面分布特征及固碳潜力

白曙光  
【摘要】:为了探究干旱半干旱区盐碱土壤碳的动态分布特征,调查土壤次生碳酸盐在形成过程中的固碳潜力,本研究选择内蒙古巴彦淖尔市河套灌区的四种不同盐碱程度土壤S_1(EC=5.64 ms/cm)、S_2(EC=10.86ms/cm)、S_3(EC=22.31 ms/cm)、S_4(EC=31.13 ms/cm)作为研究对象,分别于2017年5月和8月,通过对0~200 cm土壤剖面不同深度下盐碱土壤可溶性无机碳含量(Soil Dissolved Inorganic Carbonates,SDIC)、难溶性无机碳含量(Soil Inorganic Carbonates,SIC)、总无机碳含量(Soil Total Inorganic Carbonates,STIC)、土壤有机碳的含量(Soil Organic Carbonates,SOC)以及环境因素(土壤电导率、p H)的测定,明确盐碱土壤SDIC、SIC、STIC和SOC的剖面分布特征以及主要影响因素,运用碳稳定性同位素技术,计算出不同盐碱程度土壤固碳潜力,为该区域制定科学有效的土壤碳调控管理措施提供理论依据。主要研究结果如下:(1)土壤剖面可溶性无机碳含量变化范围为0.0681~1.5482g·kg~(-1),不同盐碱程度土壤(S_1-S_4)的SDIC含量随土壤深度加深呈先减小后增加的变化趋势,表现为上层0~100 cm含量少,下层100~200 cm含量聚积。不同盐碱土壤(S_1-S_4)的SDIC含量随土壤电导率的增加逐渐降低,表现为S_1S_2S_3S_4,8月的SDIC平均含量高于5月,且土壤剖面SDIC含量最高值的深度出现明显的下移。相关分析表明SDIC与电导率(EC)呈负相关关系(R~2=0.7055,P0.05),与pH无显著相关性(R~2=0.1168,P0.05),表明盐碱土壤的电导率越大,对SDIC淋溶作用越强,越不利于SDIC的积累。(2)不同盐碱程度土壤的SIC含量变化范围为60.12~108.31g·kg~(-1),表现为浅层难溶性无机碳含量向深层聚积,在100~130 cm土层出现最大值。不同电导率盐碱土壤的SIC含量随土壤电导率的增加逐渐降低,电导率越大的土壤,SIC平均含量越小。不同盐碱程度土壤8月SIC平均含量与5月相近,土壤剖面SIC含量最大值出现的深度无明显下移。相关性分析可知,土壤难溶性无机碳平均含量随EC的增加而减少(R~2=0.8529,P0.05),与pH无显著相关性(R~2=0.3388,P0.05)。(3)不同电导率盐碱土壤的总无机碳含量随土壤电导率的增加逐渐降低,电导率越小,土壤总无机碳含量越大。不同盐碱程度STIC变化范围为60.25~108.47 g·kg~(-1),随土壤深度的加深先减小后增加,土壤剖面STIC由浅层总无机碳向深层聚积,在100~130 cm土层出现最大值。不同盐碱程度土壤总无机碳主要以难溶性无机碳为主,5月和8月总无机碳平均含量相差不大。相关性分析表明,土壤总无机碳含量随EC的增加而减少,呈显著负相关关系(R~2=0.8578,P0.05),随pH的增加有增加的趋势,但无显著相关性(R~2=0.3386,P0.05)。(4)土壤有机碳的分布特征:0~200 cm土壤剖面不同盐碱程度有机碳含量变化范围为0.9359~8.8381 g·kg~(-1),主要分布在0~30 cm表层,且0~10 cm土层含量最高,随着土壤深度逐渐加深,有机碳含量逐渐减少。不同盐碱程度SOC的含量大小依次为S_1S_2S_3S_4,即电导率越小的盐碱土壤其所含有机碳越多,随着电导率的增加,SOC含量逐渐降低。相关性分析发现,SOC和电导率(EC)之间呈负相关(R~2=0.4807,P0.05),与pH无明显相关性(R~2=0.1571,P0.05)。因此,土壤的电导率对盐碱土壤有机碳的分布和积累具有明显的影响。(5)通过测定不同盐碱程度土壤不同层次CO_2-δ~(13)C值、土壤碳酸盐δ~(13)C值,运用次生碳酸盐积累量的同位素质量平衡方程,计算出不同盐碱程度土壤各土层固碳潜力,结果显示土壤固碳潜力变化范围为0.0200~1.8689 g,在剖面的分布表现为随土层深度的加深土壤固碳潜力逐渐增加,深层土壤固碳潜力大于上层土壤。不同电导率盐碱土壤的固碳潜力随土壤电导率的增加逐渐降低,表现为S_1S_2S_3S_4。通过相关性分析发现,土壤固碳潜力和电导率(EC)之间呈负相关(R~2=0.5879,P0.05),与pH无显著相关性(R~2=0.1450,P0.05)。由此可知,土壤电导率对盐碱土壤固碳过程有明显影响。


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