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土壤有机碳库是全球碳循环的重要组成部分,其积累和转化的变化直接影响全球的碳平衡。国际社会对全球温室气体减排的需求,驱动着土壤学对土壤固碳容量与潜力、固碳与减排的过程与机理的前沿探索,并越来越呈现为一个独特的土壤学新兴分支学科--固碳土壤学(Soil Science of C Sequestration)。土壤有机碳(SOC)的稳定性研究对缓解全球温室气体释放有重要的意义。
本文以西南喀斯特典型土壤(棕色石灰土、黑色石灰土)为研究对象,采用地带性土壤(红壤)为对照土壤,开展了(1)外源有机碳(稻草)和无机碳(碳酸钙)的矿化试验;(2)土壤有机碳含量与团聚体机械稳定性和水稳性的关系试验;(3)典型植被条件下的土壤呼吸原位监测试验。主要结果如下:
1.棕色石灰土、黑色石灰土、红壤的微生物生物量碳(MBC)表观周转时间和田间周转时间依次分别为243±20d,254±45d,71±2d.和1.0 a,1.04 a,0.29a。添加标记的14C稻草对土壤原有有机质矿化的激发效应依次为:红壤>棕色石灰土>黑色石灰土。在相同条件下,红壤不利于土壤有机碳的累积,而棕色石灰土和黑色石灰土有利于土壤有机碳的累积。
2.三种土壤团聚体的机械稳定性和水稳性团聚体稳定性均为:黑色石灰土>棕色石灰土>红壤。红壤的土壤有机碳(SOC)主要分布在0.5-2mm团聚体中;棕色石灰土和黑色石灰土SOC主要分布在小团聚体中(≤2mm)。有机结合态钙是棕色石灰土和黑色石灰土中SOC主要结合形式之一。
3.典型植被条件下三种土壤呼吸速率,旱季红壤和棕色石灰土均为林地>灌草地(p<0.05),黑色石灰土为灌草地>林地(p<0.05);雨季为:石灰土:林地>灌草地(p<0.05),红壤:灌草地>林地(p<0.05)。灌草地土壤呼吸速率对温度湿度的响应比林地敏感。湿润气候条件对土壤呼吸有促进作用。西南喀斯特地区土壤呼吸的变化因植被类型而存在差异。本研究采用土壤有机碳培养试验的结果来引出野外不同土壤类型的土壤呼吸特征,表明原位土壤呼吸速率因植被和气候不同而异。