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三江—松嫩平原典型退化湿地土壤铁碳关系研究

王璐莹  
【摘要】:大气中温室气体含量的上升导致了全球气候变暖,土壤作为陆地生态系统的最主要的碳(C)库,可以通过稳定更多的C,来降低排放至大气中的CO_2的量,减缓全球变化趋势,缓解全球变暖局面。在影响有机碳(OC)累积的诸多因子中,铁(Fe)在“捕获”OC和在土壤有机碳(SOC)累积中形成“锈汇”中起着的重要作用。通过总结了前人的研究成果,发现SOC的保护机制有物理作用、化学作用、生物作用和有机碳自身保护作用四种,而前两者占主要地位,Fe与物理、化学、和生物保护机制密切相关。为探究东北地区湿地土壤中Fe、C关系,包括土壤中全铁(TFe)不同形态的铁氧化物含量、SOC、DOC、MBC含量、土壤风化程度指标,土壤团聚体指标、土壤基本理化性质以及土壤中Fe对SOC的固持作用(即Fe固持的OC占SOC总量的百分比,记为Fe-OC)等,选取吉林西部莫莫格退化盐碱沼泽湿地土壤和三江平原退化淡水沼泽湿地进行对比研究。首先,在退化盐碱沼泽湿地土壤中选择芦苇(Phragmites australis)、扁秆藨草(Scirpus planiculmis)、碱蓬(Suaeda glauca)三种植物群落类型下的土壤进行研究。对比退化盐碱沼泽湿地中不同植物群落类型下土壤的Fe、C含量和基本理化性质,结果表明:除土壤水分含量外,退化盐碱沼泽湿地土壤中Fe、C含量和基本理化性质差异不显著(p0.05);土壤团聚体结构在芦苇群落(以下简称芦苇)湿地中最稳定,其次是扁秆藨草群落(以下简称藨草),碱蓬群落(以下简称碱蓬)土壤结构最为脆弱;3种植物群落类型下,土壤团聚体中Fe、C含量随着团聚体粒级的变化趋势一致。3种植物群落类型下土壤中Fe对OC的固持作用大小为芦苇藨草碱蓬,但差异不显著(p0.05)。其次,对退化淡水沼泽湿地六种土地类型下土壤进行研究,6种土地类型为大豆地、水稻田、15年恢复地(恢复地A)、18年恢复地(恢复地B)、22年恢复地(恢复地C)和天然湿地。研究表明:除pH和水分含量外,不同土地利用类型下土壤中Fe、C含量及基本理化性质差异显著(p0.05)。天然湿地土壤肥力最高,土壤团粒结构最好,大豆地土壤肥力最低,土壤团粒结构最差。天然湿地中Fe对OC的固持作用最弱,在大豆地和22年恢复地中较强。6种土地类型下,土壤团聚体中Fe、C含量随着团聚体粒级的变化趋势一致。通过对比两个研究区土壤Fe、C含量及基本理化性质,发现两个研究区土壤的Fe、C含量及基本理化性质差异,可以为Fe对SOC的固持作用异同作出解释,有助于本研究中Fe固持OC机理的阐释。用莫莫格3种植物群落类型下的土壤代表退化盐碱沼泽湿地,用三江平原6种土地类型下的土壤代表退化淡水沼泽湿地,对两种湿地类型的土壤进行对比研究,结果表明:退化淡水沼泽湿地土壤的pH远低于退化盐碱沼泽湿地,水分含量远远高于退化盐碱沼泽湿地,土壤长期处于还原条件。而莫莫格湿地土壤pH较高,为碱性土壤,土壤含水量较低,处于还原条件的时间少于退化淡水沼泽湿地。此外,退化淡水沼泽湿地土壤的团聚体结构稳定,退化盐碱沼泽湿地土壤团聚体结构易碎;退化淡水沼泽湿地土壤中Fe-OC强于退化盐碱沼泽湿地。最后对Fe-OC影响因素进行了分析,结果表明pH和碳铁比(C/Fe)的升高对Fe-OC有抑制作用。


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