文档介绍：马尾松林地与玉米地土壤有机碳的分异研究
涂成龙1,2,刘丛强1,武永锋1,2
1. 中国科学院地球化学研究所环境地球化学国家重点实验室,贵州贵阳550002;,北京 100039
摘要:林农生态系统转化对土壤有机碳(SOC)组成和来源产生了较大的影响,但不同学者的结论仍然存在一定差异,且这一转化过程对土壤溶解性有机碳(DOC)的影响鲜有报道。基于这一背景,该研究在贵州中部区域选择马尾松(Pinus massoniana)林地和玉米(Zea mays L.)地土壤作为研究对象,通过对SOC和DOC含量和同位素组成的测定,分析林农生态系统转化前后土壤有机碳的分异。结果表明,在马尾松林地剖面中,SOC和DOC含量随剖面深度的变化幅度均大于玉米地土壤,DOC含量最大值出现在5~10 cm处;δSO13C和δDO13C随着土壤深度的加深有所偏正,但δDO13C在剖面中的变异远大于δSO13C,‰‰;通过对比δDO13C和δSO13C的差异,说明其0~5 cm的DOC主要来源于新成枯枝落叶,而土体内部DOC则主要来自土壤腐殖类物质的转化。在玉米地剖面中,δSO13C和δDO13C随着土壤深度的加深有所偏负,但整个剖面中两值的差异较小,DOC主要来源于土壤腐殖类物质的转化;SOC来源于玉米植物体有机碳(C4-C)%~%之间,随剖面层次的加深有降低趋势,但出现“之”字形反复;DOC中C4-C的比例在剖面0~40 cm间较为相近(%~%),40 cm以下则急剧下降(%~%)。
关键词:生态系统转化;δ13C;有机碳;溶解性有机碳;含量;来源
中图分类号:X144 文献标识码:A 文章编号:1672-2175(2008)01-0261-07
在自然生态系统中,土壤有机碳(SOC)主要来源于表生植物的残体。土壤天然13C丰度与植物13C丰度密切相关[1]。在林-农生态系统转换过程中,地表植被从C3(Calvin循环)类型转化为C4(Hatch and Slack循环)类型,使得进入土壤的植物残体类型发生改变。而C3和C4植物的碳同位素组成差异较大,δ13C值范围分别在-38‰~-23‰和-14‰~-9‰之间。因此,应用δ13C的变化可以识别林-农生态系统在相互转化过程中SOC的来源、比例和周转速率[2~6]。然而受区域自然环境条件的限制,不同学者所得出的结论不尽相同,且大多数学者多应用δSO13C来研究这一过程,而对移动性相对较强的溶解性有机碳(DOC)则缺乏有力的证据证实其在土壤剖面各层次的来源和不同来源的组成比例[7]。基于上述背景,本研究的主要目的是应用δ13C的示踪技术,研究贵州中部区域典型黄壤剖面在林-农生态系统转化过程中,SOC和DOC的来源和组成特征。
1 材料与方法
研究区域与样品概况
研究区域位于贵州省贵阳市乌当区,海拔在1400 m左右,地貌为低中山丘陵。气候属亚热带湿润气候, ℃,降雨量1160 mm,降雨日数174 d,日照1354 h,无霜期299 d,>10 ℃的积温4226~4499 ℃,冬暖夏凉,春秋气候多变。区内林地面积占到国土面积的60%以上,且现有玉米(Zea mays L