论文部分内容阅读
土壤有机碳（Soil Organic Carbon,SOC）库是陆地生态系统中最活跃的碳库,与全球碳循环密切相关,土壤有机碳的分解对大气中CO2浓度有重要影响。资料表明,水稻土约占我国耕地总面积的1/5,生产的粮食约占我国粮食总产量的4/5,且水稻土SOC分解过程与旱地土壤SOC分解不同,研究水稻土 SOC分解的规律在缓解我国固碳减排压力、缓解温室效应、稳定粮食产量等方面有重要意义。将湖南省桃源县水稻土剖面样品（0～100 cm）在25 ℃:下培养,将江苏省句容市水稻土表层样品（0～20cm）分别在5 ℃,15 ℃,25 ℃,35 ℃下培养,基于SOC三库一级动力学理论进行三库分离,从土层深度变化角度和培养温度变化角度研究水稻土 SOC分解的特征和活性碳（Active Organic Carbon,Ca）、缓效性碳（Slow Organic Carbon,Cs）、惰性碳（Passive Organic Carbon,Cp）三库参数的变化规律,并深入分析培养温度对SOC分解的温度敏感性系数(Q10)和三库拟合结果的影响。研究取得的主要结果如下:1.SOC分解速率和累计分解量随时间先快速变化,后慢速变化,最后稳定在一定水平上。按照CO2-C释放速率变化程度,可将土壤有机碳分解曲线划分为快速分解（平均约5.53d）、缓慢分解（平均约28 d）和平衡分解三个阶段。在同一培养温度下,随着土层加深,SOC分解速率和累积分解量逐层递减。同一土壤在5～35℃范围内,随着培养温度的升高,土壤SOC分解速率和累积分解量均升高,15、25和35℃时SOC累积分解量分别是5℃时的1.94倍、3.55倍、6.01倍。2.各土层中Ct（总有机碳,Total Organic Carbon）含量>Cp含量>Cs含量>Ca含量,且Ca、Cs、Cp含量分别与土层深度成负相关关系,相关系数分别为0.841、0.833、0.773（P<0.01）,随着土层加深Ca/Ct减小,Cp/Ct增大,SOC的稳定性增大。SOC累积分解量与Ct含量、土壤全氮含量、碳氮比成显著正相关关系,与土壤pH值、粘粒含量成显著负相关关系。控制土层深度的偏相关关系表明,不同土层SOC各组分含量、SOC累积分解量与土壤全氮含量和土壤pH成显著偏相关关系,而与全磷、全钾、有效磷、速效钾、碳氮比和粘粒含量之间不存在显著偏相关关系。3.Q10值取2时,SOC三库拟合结果受培养温度影响较大,Ca拟合值随培养温度的升高而增大,Cs拟合值随培养温度的升高而减小,其中Ca拟合值之间的差异最大,潴育、潜育、淹育水稻土 Ca拟合值的变异系数分别为64.9%、66.7%、48.5%,培养温度的设定对Ca拟合结果的影响较大。Q10值按照定义式计算时,Q10值随着培养温度的升高而降低、随着培养时间的增长而降低,Q10变化范围为1.48～2.88,且Q10值与SOC含量和SOC分解速率成正相关关系,与SOC累积分解量成负相关关系。采用按照Q10定义式计算出的Q10值对SOC三库进行拟合,得到的Ca和Cs拟合值与按照Q10取固定值2拟合的结果没有差异,而得到的活性碳平均驻留时间（Mean Residue Time of Active Organic Carbon,MRTa）和缓效性破平均驻留时间（Mean Residue Time of Slow Organic Carbon,MRTs）的拟合值有差异。综上,表层以下的SOC以其缓慢的速度按照与表层相似的过程参与全球破循环,采取适当的措施可以增加其对碳的固定。表层SOC三库拟合值受培养温度的影响大,不能仅用25℃的培养结果确定三库值。按照定义式计算的Q10值对拟合出的MRTa和MRTs影响大,而对拟合出的三库大小影响小,可以采用固定值2进行三库拟合。