2009—2019年红壤典型区水稻土有机碳组分库时空变化

为及时掌握土壤有机碳组分库的时空变化,本研究基于历史采样信息开展新一轮土壤样品采集,进行100 d土壤呼吸培养实验,借助三库一级动力学模型,获得土壤活性碳库大小(Ca)、缓效性碳库大小(Cs)和惰性碳库大小(Cr),以揭示2009—2019年江西省东乡地区表层水稻土Ca、Cs和Cr的时空变化及主要影响因子。结果表明:2009—2019年研究区表层水稻土平均总有机碳(TOC)、Ca和Cs减少,而平均Cr增加;TOC、Ca、Cs和Cr的变化速率分别为-0.04、-0.02、-0.07 g·kg^(-1)·a^(-1)和0.05 g·kg^(-1)·a^(-1)(P>0.05)。土壤属性对2019年东乡地区表层水稻土TOC、Ca和Cr的空间变异影响较小,而土壤全氮(TN)对TOC、Cs和Cr的变异均有较大贡献,在制定水稻土固碳措施时,应关注土壤N含量的协同变异。此外,近10年来研究区北部和中部地区水稻土有机碳组分变化幅度较大,而西南和东南地区变化幅度较小,因此,未来红壤区水稻土固碳应重视各有机碳组分的时空分异。

农田土壤有机碳库大小及周转

对水稻土、早地潮土和红壤下土壤有机碳库的大小、分解速率和平均驻留时间进行了分析,根据有机碳周转时间的不同,可将土壤有机碳库划分为活性碳库、缓效性碳库和惰效性碳库3个库,其遵循三库一级动力学方程,根据土壤有机碳的分解变化,用此方程在SAS8.2软件上拟合出活性碳库、缓效性碳库的大小及其分解速率.结果表明,农田土壤各剖面的活性碳一般占土壤有机碳的0.6%～3.7%,平均驻留时间为4～45 d;缓效性碳库一般占土壤有机碳的37.7%～81.2%,平均驻留时间为5～24年;利用酸水解测得的惰效性碳一般占土壤有机碳的17.1%～48.1%.不同水型及不同母质下的水稻土中各碳库变化规律分别为：潴育型水稻土＞潜育型水稻土＞淹育型水稻土、第四纪红粘土＞第三纪红砂岩类.不同水稻土和旱地土壤中,活性碳库变化规律为水稻土＞旱地,而缓效性碳为旱地土壤＞水稻土,表明旱地土壤的固碳能力较水田强.

近10年典型区红壤性水稻土有机碳库平均驻留时间变化特征

弄清土壤有机碳库平均驻留时间的时空变化特征对采取有效措施增强农业生态系统碳“汇”尤为关键。本研究基于历史采样信息开展新一轮土壤样品采集,进行100 d土壤呼吸培养实验,借助三库一级动力学模型拟合获得土壤活性碳库(MRT_(a))和缓效性碳库平均驻留时间(MRT_(s)),揭示了2009—2019年江西东乡红壤性水稻土表层土壤MRT_(a)和MRT_(s)的时空变化特征及其影响因子。结果表明,东乡2019年红壤性水稻土表层土壤MRT_(a)与MRT_(s)均值分别为26.5 d和14.1 a,与2009年相比,未发生显著性变化。整体上,东乡南部地区活性碳库和缓效性碳库更为稳定,且东乡地区红壤性水稻土MRT_(a)与MRT_(s)存在明显的时空分异,不同地理位置的MRT_(a)与MRT_(s)变化幅度分别达-1.3%~544.5%和-6.7%~1375.5%。这种时空变异,部分源于土壤活性碳和缓效性碳组分构成的空间分异。尽管存在较大空间变异,与南方其他稻作区相比,东乡地区红壤性水稻土有机碳库近10年变得更为稳定。

森林土壤有机碳库组分定量化研究

用一级动力学方程研究了贵州省黎平县森林土壤活性、缓效性和惰效性有机碳库的变化及分解速率，模拟结果表明：各土壤剖面的土壤活性碳库一般占总有机碳的0．5％-7．6％，平均驻留时间（Mean Residue Time，MRT）为41—64天；缓效性碳库占总有机碳的45％-71％，平均驻留时间为3—30年；采用酸水解法测定惰效性碳库的库容，一般占总有机碳的20％-50％。活性碳库的变化规律为混交林〉阔叶林〉针叶林，缓效性碳库中混交林最大，其它两种林分规律不明显；不同林龄的杉木（8年，16年，40年），非活性碳库（缓效性碳库和惰效性碳库之和）的含量变化规律为40年〉16年〉8年，说明40年生的杉木下土壤固碳能力比8年和16年的强；16年的又比8年的强。