有機碳礦化教材

黃土高原土壤有機碳礦化及其與土壤理化性質(zhì)的關(guān)系

作者：李順姬、邱莉萍、張興昌內(nèi)容研究背景研究意義與目的研究方法123結(jié)果分析討論45土壤有機碳是土壤的重要組成部分，其含量的高低是表征土壤質(zhì)量狀況的一個重要因子，顯著影響土壤物理、化學(xué)及生物學(xué)特征，土壤有機碳庫的變化可影響到土壤碳向大氣的排放量，進而與全球氣候變化密切相關(guān)，因此土壤有機碳的動態(tài)變化成為近年來陸地生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)和全球變化研究中的熱點問題。土壤有機碳經(jīng)微生物分解作用礦化釋放CO2的數(shù)量與強度可以反映土壤質(zhì)量狀況以及評價環(huán)境因素或人為因素變化對其產(chǎn)生的影響。土壤有機碳的礦化過程受多種因素的影響，如土壤有機質(zhì)的化學(xué)組成和存在狀態(tài)、土壤微生物種群組成和活性、土壤理化性質(zhì)等。研究背景1

黃土高原地區(qū)是我國西北部重要的生態(tài)屏障,在我國生態(tài)環(huán)境建設(shè)和全球變化研究中具有重要的地位。黃土高原地處我國內(nèi)陸腹地,是黃河流域的第二階梯,西起日月山,東至太行山,南靠秦嶺,北抵陰山,位于東經(jīng)100°54′—114°33′,北緯33°43′—41°16′之間,總面積64.27萬km2,約占全國國土面積的6.69%。年均氣溫2.5—14.3℃,年均降水量為200—650mm。冬季寒冷干燥多風(fēng)沙,夏季炎熱多暴雨。研究背景1

本研究分析了黃土高原不同類型土壤有機碳礦化及其與土壤理化性質(zhì)、土壤深度的關(guān)系,以系統(tǒng)認識該區(qū)土壤有機碳礦化特征,為進一步揭示黃土高原土壤碳“匯”功能的變化和土壤資源保護、環(huán)境管理及生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展等提供理論基礎(chǔ)。研究意義與目的2土壤有機碳礦化培養(yǎng)為了使培養(yǎng)時各種條件相對一致,需將樣品在28℃恒溫培養(yǎng)箱中預(yù)培養(yǎng)一周,以使土壤從4℃狀態(tài)下恢復(fù)到常溫狀態(tài)。采用密閉培養(yǎng)法測定土壤有機碳礦化量。將預(yù)培養(yǎng)過的新鮮土樣置于250ml具橡皮塞的廣口瓶底部,內(nèi)置盛10ml0.1mol/LNaOH溶液的小玻璃瓶(以吸收培養(yǎng)過程中釋放的CO2),土壤濕度用蒸餾水調(diào)至其最大持水量的60%,在28℃的人工氣候箱中培養(yǎng)30d。每隔3d取出NaOH溶液,用0.1mol/L濃度的HCL滴定,計算CO2-C的釋放量。土壤碳礦化CO2-C用g/kg干土表示。用稱重法校正水分含量,每一處理設(shè)3次重復(fù)和空白對照。研究方法3由于培養(yǎng)土壤僅30ｄ,土壤有機碳礦化將主要是活性有機碳分解,所以應(yīng)用以下一級動力學(xué)方程分析土壤有機碳礦化動態(tài):ｙ=Ｃｐ×(1-ｅ-kx)式中,Ｃｐ表示土壤有機碳礦化Ｃ潛力(g/kg),ｋ表示有機碳礦化速率常數(shù)(d-1),ｙ表示培養(yǎng)時間x(ｄ)時累積土壤有機碳礦化Ｃ量(g/kg),x表示天數(shù)(ｄ)。研究方法3結(jié)果分析4土壤有機碳日均礦化量結(jié)果分析4結(jié)果分析4土壤有機碳礦化模擬結(jié)果分析4土壤類型和土層深度對有機碳礦化累積量的影響結(jié)果分析4土壤有機碳礦化與土壤理化性狀關(guān)系討論5土壤有機碳礦化是土壤中重要的生物化學(xué)過程，直接關(guān)系到土壤養(yǎng)分元素的釋放與供應(yīng)、CO2氣體的排放以及土壤質(zhì)量的維持。土壤類型的差異會造成土壤物理化學(xué)性質(zhì)，尤其是土壤有機碳含量的改變，加之其它生物要素和非生物要素的差異，從而對土壤有機碳的礦化過程和礦化速率產(chǎn)生不同程度的影響。在控制溫度和濕度條件的實驗室培養(yǎng)下，土壤有機碳礦化量反映了不同類型土壤中易被利用的有機碳有效性及土壤環(huán)境因素的差異。討論5礦化培養(yǎng)初期，易分解組分快速分解，釋放大量養(yǎng)分，土壤微生物與有機碳充分接觸，代謝所需營養(yǎng)物供應(yīng)充足，營養(yǎng)源不是限制微生物活動的主要因素。隨著可供微生物利用的易分解有機碳的礦化，營養(yǎng)源不斷減少，營養(yǎng)物的供應(yīng)則逐漸成為限制微生物活動的關(guān)鍵因素，因而隨著培養(yǎng)時間的延長，土壤類型對有機碳礦化的影響越來越小，有機碳的礦化速率也處于相對穩(wěn)定的較低水平。討論5土壤類型的差異會影響土壤有機碳礦化，其影響因素較復(fù)雜。這些因素既包括生物因素的直接影響，如參與有機碳礦化過程的土壤動物和微生物種類和活性的差異，植被類型以及凋落物性質(zhì)和數(shù)量的不同；也包括非生物因素的間接影響，如土壤母質(zhì)、pH值、土壤溫濕度、土壤養(yǎng)分組成等物理和化學(xué)性質(zhì)的不同，不同類型土壤有機碳的結(jié)構(gòu)和組成也存在著較大差異。討論5不同土層有機碳礦化也不相同。土壤表層有機碳累積礦化量比下層高，礦化率隨土層加深呈遞減趨勢。不同土層土壤碳礦化的差異可能由土壤有機碳含量不同而造成。土壤表層有機碳含量較高，活性有機碳所占比例隨之變大，其生物有效性較高，土壤有機碳礦化速率較快，累積礦化量較大。下層土壤中有機碳含量相對較低，活性有機碳含量也較低，生物有效性較小，礦化作用較弱。討論5土壤養(yǎng)分含量的高低是微生物礦化作用強弱的限制因素,微生物所需的各個營養(yǎng)元素供應(yīng)充足,微生物活力較高,礦化作用顯著,反之則較低。

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