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盐碱土作为新疆的主要土壤类型,是干旱区地球化学循环的重要组成部分,在碳循环和气候变化中发挥着独特的作用。新疆相对于其他地方,土壤盐碱化土壤分布广泛、面积大、类型多、盐分含量高等特征。研究新疆盐碱土有机碳(SOC)和微生物碳(SMC)的分布特征,对评价新疆干旱荒漠区在我国乃至全球变化的地位具有重要意义。
本文基于新疆六种主要盐碱土类型获得的资料,研究了新疆主要盐碱土SOC和SMC的分布特征,探讨了它们与环境因子的关系。并以硫酸盐.氯化物盐渍化土壤为例,分析了深层(5m)SOC和SMC的关系。主要结果如下:
(1)不同盐碱土类型之间,SOC含量存在显著差异:CSD(纯苏打)＞L-LS(氯化物-硫酸盐)＞LS-L(硫酸盐-氯化物)＞SD(苏打)＞LS(硫酸盐)＞L(氯化物)。除LS和SD、SD和LS-L之间没有显著性差异外,其他各盐碱土类型之间SOC含量均存在显著性差异(P＜0.05)。CSD有机碳含量最高,可达19.47g/kg,L有机碳含量最低,只有2.91g/kg。在垂直剖面上,各个盐碱土类型SOC含量都随着土层深度的增加而表现出降低的趋势,并存在着明显的分层特征:20cm以下SOC含量低而稳定,主要与表层受到植被凋落物的影响有关,而植被对深层SOC含量无明显影响作用。相同类型盐碱土上SOC分布与地上生物量具有显著的相关关系,地上生物量大,SOC含量高,反过来,SOC含量高会促进植被的生长。但不同盐碱土类型并不存在显著的相关性,L-LS虽然有机碳平均含量很高,但地上地下生物量却并不高,LS虽然地上地下生物量较高,但有机碳平均含量却很低。
(2)随着土壤盐碱类型和植被类型的变化,SMC在不同类型盐碱土中累积的顺序依次为:CSD＞LS＞L-LS＞SD＞LS-L＞L。除L-LS和SD之间没有显著性差异外,其他各盐碱土类型之间SMC含量均存在显著性差异(P＜0.05)。CSD微生物碳含量最高,可达1.39mg/kg,L微生物碳含量最低,只有0.06mg/kg;不同类型盐碱土的微生物碳含量差别很大,并且与SOC含量大小并不一致;同一盐碱土类型内,SMC剖面具有显著地分层特征。SMC含量随着深度的增加而显著减少,其递减率在不同盐碱土类型之间存在明显差异。对SMC与土壤质地的综合分析表明,土壤含水量和土壤容重并不像一般的研究结果认为具有显著的线性相关关系,没有表现出特有的规律性。
(3)通过对古尔班通古特沙漠南缘荒漠土壤中的SOC和SMC的垂直分布的研究,结果显示:a、在土壤垂直剖面上,SOC和SMC含量呈现极显著正线性相关(R2=0.63,P=0.0003)。b、SMC出现了2个明显的SMC改变界面(20cm,80cm),0-20cm、20-80cm和80-500cm值分别为:2.24-3.06、0.19-0.72和0.0017-0.0097mg/kg;0-20cm和20-80cm的SMC均为极显著差异(P＜0.0001),20-80cm和80-500cm的SMC为显著性差异(P-0.013)。c、对应于SMC的土壤层划分,SOC在0-20cm、20-80cm和80-500cm同样具有一定的分层性。d、把具有不同微生物活性的有机碳层,分别定义为活性、惰性、稳定性有机碳库,通过土壤垂直剖面上SMC的分布很好地表征了土壤中活性、惰性、稳定性有机碳库的分布;通过对这三种碳库所在土层进行合理划分,可以定量土壤中三种有机碳库的储量。