土壤有机碳含量与同位素特征.pdf

书书书 土壤有机碳含量与同位素特征 陈庆强 沈承德 孙彦敏 易惟熙 邢长平 华东师范大学河口海岸学国家重点实验室 上海 中国科学院广州地球化学研究所 广州 9 6 A 9 89 AB C 8 8 DB6E 9 F89 0 I NR K O N OK N8IK8OI JL OJ9K 9K 9 8KI 8IJKJF8O OJ FJI8K8J9I UN89 K KUN9JR N JL IJ8M JN 98O KK N W X N 89R IK8 K G Y N IUMKI 89 8O K K K OJ9K 9KI 9 R M U I X N 9 K8R MQ OJNN M K 89 K IJ8M I OK8J9I PJR K FK X8K 8 U 9 FJI8K8R MQ OJNN M K P MJX K 8I FK G Y 9 K8R OJNN M K8J9 89 8O K K K W N UOK8J9 N X I MJX 9 K N F8 KUN9JR N OJ F NK 9KI X N 89 N K N FNJFJNK8J9I JL W X 8O X N LN I JN 98O KK NI 89 K UFF N IJ8M I OK8J9I X8K W FF N 9K I M II K 9 Q NIG Y FJI8K8R OJNN M K8J9 X I 89 R NI 9 K W FF N 9K I X N U IU MMQ JR N Q NIG Y N K8J9 N K JL X I 9 K8R MQ OJNN M K X8K F J 9 I8I I 9 N NZ PMQ MJX N P MJX K IJ8M FK X8K K 9 PJR K FK G Y N K N K F J 9 I8I K M II K ON I89 N K JL OJ9K 9K X8K K8 IU IK89 K K K W X I 89MQ JL IMJX KUN9JR N OJ F NK 9KIG Y K FJN M O 9 I JL R MU I 89 8LL N 9K IJ8M FNJL8M I I JX I8 8M N K 9 9OQ 0A G K R MU I PJR K IJ8M FK X8K 89ON I X8K K8 X 8M K JI P MJX K 8I FK X N 89 R NI X 8O OJNN M K X MM X8K K K FJN M O 9 I JL OJ9K 9KI U KJ K 8IKN8PUK8J9 JL 8LL N 9K W OJ F NK 9KI X8K IJ8M FK G 7 8 9 0 IJ8M JN 98O KK N O NPJ9 OQOM89 8IJKJF KN O89 N 8JO NPJ9 K89 G 国家自然科学基金重大项目 23 1 国家自然科学基金项目 中国博士后科学基金 广东省自然科学基金博士启动项目 21 8M 9 IZM OG O9UG UG O9 收稿日期 接受日期 3 生态学杂志 89 I JUN9 M JL 5OJMJ Q 3 45 2 30 引 言 大气 是最重要的温室气体 根据目前的浓 度 全球增温的一半由 引起 1 7 全球土壤上部 土层约含有 9 1 A6B7 73 C 大气 总量约为 9 1 7 8 未来全 球变化引起土壤碳库的细微变化可能对大气 含量产生重要影响 直接关系到人类的生存与发展 土壤呼吸研究可以解释关于土壤4大气 通 量近期动态的问题及全球增温导致的正反馈效应 但为了提高未来短期气候状况预测精度 还必须取 得全球气候变化的长时间尺度规律 古气候与古环 境研究在这方面已取得丰硕成果 陆地生态系统碳 动态的不同生态模型 2 0 AA B C D E9AF99G 5 进行 每个 样品重约 分析方法 碳稳定同位素 4 分析I将风干土样用 玛瑙研钵研细 J 目 在研样过程中 挑出肉眼 可见的植屑 将已研细的风干土样用 0KG L M 盐 酸 分析纯 酸化 去除无机碳 用蒸馏水洗至中性 置于恒温干燥箱 6下烘 D 样品在干燥器中 冷至室温 称量 取得样品酸化前后的质量变化 包 样 上机测试 利用 19GN EGOF P2 型稳定同位素比 值质谱仪完成碳稳定同位素测定 同位素丰度计算 方法为 4 Q 4R 4 样品M 4R 4 标准 R 4R 4 标准 S T 标准 样 品 为 218 国 际 通 用 标 准 299 199 89G9G0A N9 标准 4 分析精度为 U F 55 长江口盐沼有机碳 4 结果表明 高潮滩 与中潮滩柱样大多数样品 Y 的 4 值 图 与长江口多年连续采样分析获得的河水悬浮颗 粒物 C2W 的有机碳 4值 M 5 50 20 5 0 086 2 0 0 1 1 6 1 0 1 2 0 1 0 7 A208 B 表 C 鼎湖山不同海拔土壤剖面有机碳 值 D 与 E 6 99 10 7 0 12 1 0 H 1 82 1 I 2 2 7 剖面 深度 0 与 含量 相关方程 样品数 个 相关系数 显著性概率 鸡笼山 2 5 7 45 62 4 8 5 6 5 A 62 6 B 545 C5 54 5 不同研究 说明快循环组分在 456 中 占较大比例 456 更新达到 17 8时 大部分有机 质已分解逸散 D 土壤有机质更新过程中 451 含量的变化 土壤剖面发育是一个连续的过程 剖面自上向 下 451 含量的空间变化可以近似反映 451 含量在 成土过程中的变化 山地土壤剖面 451 含量 有 机质 1 表观年龄相关关系 图 表明 451 含量随 时间推移而降低 在土壤剖面上部 表土层被埋藏 后 451 含量急剧下降 通常发生在 年内 出现在 17 8深度之上层段 图 有机质更新迅 速 表明有机质主要为快循环组分 在 17 8深度 以下层段 451 含量随时间而下降的速率减缓不存 在 451 含量随时间急剧下降的现象 图 451 含 量的下降速率 451 含量的时间导数 明显低于 17 8深度以上层段 表 且年代越老 下降速率 越慢 表明有机质主要为慢循环组分 土壤剖面 451 含量 有机质 1 表观年龄关系 图 直观显示了有机质更新的时间趋势 支持由 土壤 451 含量 1 关系得出的关于 456 不同更 新组分的剖面分布特征与更新趋势的推论 从回归 方程 图 可以得出 451 含量下降的速率为时间 的函数 表 可用于研究长时间尺度的有机质更 新速率特征 土壤剖面 451 含量下降速率与时间 呈负相关 表 表明随着时间推移 有机质更新速 率越来越慢 这与有机质中快循环组分所占比例不 断降低 慢循环组分分解缓慢 451 含量下降速率减 缓是一致的 表 鼎湖山不同海拔土壤剖面的 含量随时间的下降 速率 E 73 A5 45 62 4 5 5 A 62 6 B 545 C5 54 5 剖面 深度 7 451 含量 随时间 的下降速率 9 451 含量 A 9 灌丛 B B0 C E 9 C 森林 B C 9 C B C 9 C DD0 五棵松 B DC C 9 DC B 0 C 0 0 9 庆云寺 B DC 9 C D DC D 9 C D D 土壤有机碳 1 的时间趋势 不同海拔山地土壤剖面有机碳 1 的时间变 化趋势基本一致 在有机碳 17 8所在深度以上层 段 1随时间延长而增大 在 1 7 8深度以下层 陈庆强等 土壤有机碳含量与同位素特征 图 鼎湖山土壤剖面 含量与有机质 39 3 灌丛 卷7 第 期7 图 鼎湖山土壤剖面 与有机质 表观年龄的关系 0 1 结 论 入海河口盐沼年轻土壤与内陆山地土壤剖面 含量与 值的关系表明 含量 69 587 7 2 8A1 B 39 73 C1 30 2A7B 78 73 7D 71093 A B9 21 E2712 A9 939 F G8 8 6 2P238 VW 8Y9193 K Z93 23U210 V2 AE L S1093 A A91U73 3 87 8 7D E2 Y71M IC3 C 8 N I 9