黄棕壤中弱晶质矿物稳定土壤有机碳的机制研究

【摘要】：对四种不同利用方式的黄棕壤进行微团聚体的分级,然后用6%NaOCl氧化微团聚体颗粒得到土壤稳定性有机碳氮样品。测定黄棕壤微团聚体中有机碳和氮的含量以及其表面性质(SSA、CEC等),并用连二亚硫酸钠-柠檬酸钠法、草酸铵法和焦磷酸钠法提取不同形态的铁铝氧化物,分析土壤表面性质及不同形态铁铝氧化物的含量与土壤有机碳和氮的关系。结果表明: 1.黄棕壤微团聚体中总有机碳和氮的含量变幅分别为1.50~27.75 g·kg-1和0.18~3.78 g·kg-1,稳定性有机碳和氮的含量变幅分别为0.75~22.1 g·kg-1和0.05~2.51 g·kg-1;黄棕壤微团聚体中有机碳和氮的含量基本上均随土样粒级的减小而增加,随土壤剖面深度的增加而递减,且一般主要集中在2μm粒级微团聚体上,其次为20μm微团聚体。稳定性有机碳和氮的指数(SIc和SIN)分别为38%~90%和19%~79%,且SIc和SIN基本上随粒级的减小而变大。 2. 20~250μm和2~20μm微团聚体粒组分别做为旱作黄棕壤和水稻土黄棕壤的优势团聚体,它们还是黄棕壤中新增有机碳的主要固定场所;0.2μm微团聚体中有机碳的稳定性较好,但是其对总有机碳的积累贡献不大;微团聚体中的粉粒(2~20μm)和粗粘粒(0.2~2μm)组分对土壤总有机碳的积累及稳定作用都较强。 3.黄棕壤的比表面积和阳离子代换量基本均随团聚体粒径的减小而增大。比表面积与阳离子代换量显著相关,随比表面积的增大,阳离子代换量呈对数增加;且比表面积和阳离子代换量与土壤有机碳和氮含量呈显著正相关关系。矿物稳定土壤有机碳的机制可能是由矿物的表面吸附作用引起的,或者是土壤有机碳与矿物相互交结形成有机-矿物复合体。 4.林地土等三种旱作黄棕壤中游离态铁氧化物高于水稻土黄棕壤,而其他两种形态铁氧化物的含量低于水稻土黄棕壤的,淹水条件下可能更有利于铁的活化和络合;旱作黄棕壤中无定形态铝氧化物和络合态铝氧化物的含量高于水稻土黄棕壤。 5.黄棕壤铁铝氧化物的分布规律基本上与稳定性有机碳和氮的分布基本一致,各种形态的铁铝氧化物含量均与稳定性有机碳和氮含量呈显著正相关,且无定形态铁铝氧化物更有利于稳定性土壤有机碳和氮的保存。粘粒部分的铁铝氧化物含量和稳定性有机碳氮含量最高,这说明粘粒中铁铝氧化物在保存有机碳和氮方面有重要作用。