不同盐碱程度土壤无机碳剖面分布特征及固碳潜力

发布时间：2020-10-26 23:01

　　 为了探究干旱半干旱区盐碱土壤碳的动态分布特征,调查土壤次生碳酸盐在形成过程中的固碳潜力,本研究选择内蒙古巴彦淖尔市河套灌区的四种不同盐碱程度土壤S_1(EC=5.64 ms/cm)、S_2(EC=10.86ms/cm)、S_3(EC=22.31 ms/cm)、S_4(EC=31.13 ms/cm)作为研究对象,分别于2017年5月和8月,通过对0~200 cm土壤剖面不同深度下盐碱土壤可溶性无机碳含量(Soil Dissolved Inorganic Carbonates,SDIC)、难溶性无机碳含量(Soil Inorganic Carbonates,SIC)、总无机碳含量(Soil Total Inorganic Carbonates,STIC)、土壤有机碳的含量(Soil Organic Carbonates,SOC)以及环境因素(土壤电导率、p H)的测定,明确盐碱土壤SDIC、SIC、STIC和SOC的剖面分布特征以及主要影响因素,运用碳稳定性同位素技术,计算出不同盐碱程度土壤固碳潜力,为该区域制定科学有效的土壤碳调控管理措施提供理论依据。主要研究结果如下:(1)土壤剖面可溶性无机碳含量变化范围为0.0681~1.5482g·kg~(-1),不同盐碱程度土壤(S_1-S_4)的SDIC含量随土壤深度加深呈先减小后增加的变化趋势,表现为上层0~100 cm含量少,下层100~200 cm含量聚积。不同盐碱土壤(S_1-S_4)的SDIC含量随土壤电导率的增加逐渐降低,表现为S_1S_2S_3S_4,8月的SDIC平均含量高于5月,且土壤剖面SDIC含量最高值的深度出现明显的下移。相关分析表明SDIC与电导率(EC)呈负相关关系(R~2=0.7055,P0.05),与pH无显著相关性(R~2=0.1168,P0.05),表明盐碱土壤的电导率越大,对SDIC淋溶作用越强,越不利于SDIC的积累。(2)不同盐碱程度土壤的SIC含量变化范围为60.12~108.31g·kg~(-1),表现为浅层难溶性无机碳含量向深层聚积,在100~130 cm土层出现最大值。不同电导率盐碱土壤的SIC含量随土壤电导率的增加逐渐降低,电导率越大的土壤,SIC平均含量越小。不同盐碱程度土壤8月SIC平均含量与5月相近,土壤剖面SIC含量最大值出现的深度无明显下移。相关性分析可知,土壤难溶性无机碳平均含量随EC的增加而减少(R~2=0.8529,P0.05),与pH无显著相关性(R~2=0.3388,P0.05)。(3)不同电导率盐碱土壤的总无机碳含量随土壤电导率的增加逐渐降低,电导率越小,土壤总无机碳含量越大。不同盐碱程度STIC变化范围为60.25~108.47 g·kg~(-1),随土壤深度的加深先减小后增加,土壤剖面STIC由浅层总无机碳向深层聚积,在100~130 cm土层出现最大值。不同盐碱程度土壤总无机碳主要以难溶性无机碳为主,5月和8月总无机碳平均含量相差不大。相关性分析表明,土壤总无机碳含量随EC的增加而减少,呈显著负相关关系(R~2=0.8578,P0.05),随pH的增加有增加的趋势,但无显著相关性(R~2=0.3386,P0.05)。(4)土壤有机碳的分布特征:0~200 cm土壤剖面不同盐碱程度有机碳含量变化范围为0.9359~8.8381 g·kg~(-1),主要分布在0~30 cm表层,且0~10 cm土层含量最高,随着土壤深度逐渐加深,有机碳含量逐渐减少。不同盐碱程度SOC的含量大小依次为S_1S_2S_3S_4,即电导率越小的盐碱土壤其所含有机碳越多,随着电导率的增加,SOC含量逐渐降低。相关性分析发现,SOC和电导率(EC)之间呈负相关(R~2=0.4807,P0.05),与pH无明显相关性(R~2=0.1571,P0.05)。因此,土壤的电导率对盐碱土壤有机碳的分布和积累具有明显的影响。(5)通过测定不同盐碱程度土壤不同层次CO_2-δ~(13)C值、土壤碳酸盐δ~(13)C值,运用次生碳酸盐积累量的同位素质量平衡方程,计算出不同盐碱程度土壤各土层固碳潜力,结果显示土壤固碳潜力变化范围为0.0200~1.8689 g,在剖面的分布表现为随土层深度的加深土壤固碳潜力逐渐增加,深层土壤固碳潜力大于上层土壤。不同电导率盐碱土壤的固碳潜力随土壤电导率的增加逐渐降低,表现为S_1S_2S_3S_4。通过相关性分析发现,土壤固碳潜力和电导率(EC)之间呈负相关(R~2=0.5879,P0.05),与pH无显著相关性(R~2=0.1450,P0.05)。由此可知,土壤电导率对盐碱土壤固碳过程有明显影响。
【学位单位】：内蒙古师范大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：S153.6
【文章目录】：
中文摘要
abstract
1. 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 土壤碳库的组成
    1.3 研究进展
        1.3.1 土壤有机碳
        1.3.2 土壤无机碳
        1.3.3 土壤固碳
    1.4 问题的提出和研究目标及内容
    1.5 技术路线
2. 材料与方法
    2.1 试验点基本情况
    2.2 实验设计
    2.3 测定项目与方法
        2.3.1 土壤理化性质的测定方法
        2.3.2 土壤可溶性无机碳（SDIC）的测定方法
        2.3.3 土壤难溶性无机碳（SIC）的测定方法
        2.3.4 土壤有机碳的测定方法
    2.4 数据处理与分析
3. 不同盐碱程度土壤可溶性无机碳剖面分布特征
    3.1 剖面分布特征
    3.2 影响因素分析
    3.3 讨论
    3.4 本章小结
4. 不同盐碱程度土壤难溶性无机碳剖面分布特征
    4.1 剖面分布特征
    4.2 影响因素分析
    4.3 讨论
    4.4 本章小结
5. 不同盐碱程度土壤总无机碳剖面分布特征
    5.1 剖面分布规律
    5.2 影响因素分析
    5.3 讨论
    5.4 本章小结
6. 不同盐碱程度土壤有机碳剖面分布特征
    6.1 剖面分布规律
    6.2 影响因素分析
    6.3 讨论
    6.4 本章小结
7. 不同电导率对盐碱土壤固碳潜力的影响
    7.1 样品采集
    7.2 样品分析
    7.3 不同电导率土壤固碳潜力剖面分布规律
    7.4 影响因素分析
    7.5 讨论
    7.6 本章小结
8. 结论与展望
    8.1 结论
    8.2 存在的问题与研究展望
参考文献
致谢
研究生期间发表论文及主持或参与的科研项目

【参考文献】

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本文编号：2857644