外源盐对盐碱土壤CO 2 吸收的影响
发布时间：2021-10-18 17:00
为探明盐碱土壤CO2吸收机理及影响因素,通过室内实验,利用外源盐调节土壤电导率（electrical conductivity,EC）,探究盐碱土壤CO2吸收速率的变化趋势、累积吸收量和土壤EC之间的关系。结果表明:培养期间,土壤样品在36 h出现吸收现象,且EC值高的土壤达到CO2吸收速率峰值时间短。回归分析显示,土壤CO2累积吸收量随EC增加而增加（R2=0.8637）。单因素方差分析发现,不同电导率土壤,CO2累积吸收量均具有显著差异（p<0.001）。土壤EC是影响盐碱土壤CO2吸收变化的重要因素,土壤EC值升高,增加盐碱土壤对CO2的吸收速率和土壤CO2累积吸收量。
【文章来源】：地球环境学报. 2020,11(04)CSCD
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
不同EC水平土壤CO2吸收速率随培养时间变化特征
培养期间，不同EC土壤CO2吸收速率表现不同吸收特征。培养36 h后，出现吸收现象，168 h后趋于稳定。当土壤CO2吸收达到饱和状态，或土壤微生物生命活动作用下，CO2排放与土壤培养体系CO2吸收作用达到平衡，吸收速率接近0 mg?kg-1?h-1。不同EC土壤CO2累积吸收量显示，S1—S5均表现出吸收特征。王忠媛等（2013）通过灭菌方法，拆分土壤CO2通量为土壤无机CO2通量和有机CO2通量，灭菌处理未改变土壤理化性质，通过高温使土壤中的微生物、酶和根系失活，消除了土壤有机CO2通量的源，其结果表明：土壤无机非生物吸收过程很可能是地球上分布广泛的盐碱土壤都存在的自然过程。盐碱土壤无机碳汇能够主导或暂时主导土壤碳汇（Xie et al,2009）。Carmi et al(2019）发现土壤无机碳（SDIC）是干旱半干旱区土壤的重要组成部分。p H值7以上的盐碱土壤具有吸收CO2的功能，通过同位素示踪发现SDIC来源于大气CO2，该研究结果可解释部分土壤碳汇效应机理。Duiker and Lal(1999）研究表明，盐碱土壤系统对碳酸盐具有较强的溶蚀作用，溶蚀作用越强，消耗土壤CO2越多，能够减少土壤向大气释放CO2，从而增强盐碱土壤碳汇效应。Liu et al(2015）在毛乌素沙地研究发现，土壤吸收13CO2后，13C可能在土壤固相中富集，表明土壤吸收的碳有可能转变为碳酸盐，并形成碳汇。Matter et al(2016）和Mc Grail et al(2017）向玄武岩矿井中注入CO2,2年内生成了大量碳酸盐结核，固定了95%注入的碳，认为这种具备固碳效应的碳酸盐结核的快速形成过程，可能归因于玄武岩溶解（额外提供了大量Ca2+和Mg2+等）、碱性水注入、新式注入碳手段和原生/次生碳酸盐溶解过程。法科宇等（2018）研究碳酸盐结核形成过程，对探索“荒漠土壤吸收的碳可能矿化为碳酸盐”具有借鉴意义。综合已有研究，表明高EC土壤具有吸收CO2的潜力，与本文培养实验的结果一致。图3 土壤CO2累积吸收量和土壤EC的关系
图2 不同EC水平土壤CO2累积吸收量土壤吸收的CO2可能经过漫长的时间形成碳酸盐，固存在土壤中，CO2“矿化作用”可能是地球表层岩石与土壤固存CO2的一个缩影。因此，碳酸盐对盐碱土壤碳汇效应的研究将是土壤碳汇研究的一个重要方向。刘再华（2001）将土壤CO2通量分为土壤有机CO2通量和无机CO2通量，土壤微生物能够分泌胞外碳酸酐酶（CA）并催化CO2和之间的可逆转换：CO2+H2O→+H+，使其反应速率提高109倍，转化数高达104—106倍，为生物作用在全球碳循环中“碳失汇”重新评价提供了理论依据。关于盐碱土壤微生物能否分泌胞外碳酸酐酶并催化CO2和之间的逆转，以及不同EC环境微生物特征还需要更深层次的微生物实验探究。杨文柱等（2019）研究盐碱土壤温室气体占比数据的精确估算还需要更多实验数据加以验证。合理调控土壤盐含量，提高农业盐碱土壤CO2累积吸收的有效措施，对丰富碳循环理论与节能减排规划都具有特殊意义。
【参考文献】：
期刊论文
[1]内蒙古河套灌区不同盐碱程度土壤CH4吸收规律[J]. 杨文柱,焦燕,杨铭德,温慧洋. 环境科学. 2019(04)
[2]荒漠地区大气—土壤的碳交换过程[J]. 法科宇,雷光春,张宇清,刘加彬. 地球科学进展. 2018(05)
[3]不同盐碱程度土壤氧化亚氮（N2O）排放途径的研究[J]. 温慧洋,焦燕,杨铭德,白曙光,谷鹏. 农业环境科学学报. 2016(10)
[4]重新被“激活”的土壤无机碳研究[J]. 李彦,王玉刚,唐立松. 土壤学报. 2016(04)
[5]天津市西青区土壤含盐量与电导率关系分析[J]. 王境坤. 吉林水利. 2015(09)
[6]IPCC第五次评估报告第一工作组主要结论对《联合国气候变化框架公约》进程的影响分析[J]. 张晓华,高云,祁悦,傅莎. 气候变化研究进展. 2014(01)
[7]盐碱土土壤无机CO2通量与土壤盐碱属性的关系[J]. 王忠媛,谢江波,王玉刚,李彦. 生态学杂志. 2013(10)
[8]内蒙古河套灌区土壤盐渍化成因研究[J]. 刘秉旺,张茂盛,陈龙生,侯俊玲. 西部资源. 2012(03)
[9]中国盐渍土研究的发展历程与展望[J]. 杨劲松. 土壤学报. 2008(05)
[10]碳酸酐酶对碳酸盐岩溶解的催化作用及其在大气CO2沉降中的意义[J]. 刘再华. 地球学报. 2001(05)
本文编号：3443158
【文章来源】：地球环境学报. 2020,11(04)CSCD
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
不同EC水平土壤CO2吸收速率随培养时间变化特征
培养期间，不同EC土壤CO2吸收速率表现不同吸收特征。培养36 h后，出现吸收现象，168 h后趋于稳定。当土壤CO2吸收达到饱和状态，或土壤微生物生命活动作用下，CO2排放与土壤培养体系CO2吸收作用达到平衡，吸收速率接近0 mg?kg-1?h-1。不同EC土壤CO2累积吸收量显示，S1—S5均表现出吸收特征。王忠媛等（2013）通过灭菌方法，拆分土壤CO2通量为土壤无机CO2通量和有机CO2通量，灭菌处理未改变土壤理化性质，通过高温使土壤中的微生物、酶和根系失活，消除了土壤有机CO2通量的源，其结果表明：土壤无机非生物吸收过程很可能是地球上分布广泛的盐碱土壤都存在的自然过程。盐碱土壤无机碳汇能够主导或暂时主导土壤碳汇（Xie et al,2009）。Carmi et al(2019）发现土壤无机碳（SDIC）是干旱半干旱区土壤的重要组成部分。p H值7以上的盐碱土壤具有吸收CO2的功能，通过同位素示踪发现SDIC来源于大气CO2，该研究结果可解释部分土壤碳汇效应机理。Duiker and Lal(1999）研究表明，盐碱土壤系统对碳酸盐具有较强的溶蚀作用，溶蚀作用越强，消耗土壤CO2越多，能够减少土壤向大气释放CO2，从而增强盐碱土壤碳汇效应。Liu et al(2015）在毛乌素沙地研究发现，土壤吸收13CO2后，13C可能在土壤固相中富集，表明土壤吸收的碳有可能转变为碳酸盐，并形成碳汇。Matter et al(2016）和Mc Grail et al(2017）向玄武岩矿井中注入CO2,2年内生成了大量碳酸盐结核，固定了95%注入的碳，认为这种具备固碳效应的碳酸盐结核的快速形成过程，可能归因于玄武岩溶解（额外提供了大量Ca2+和Mg2+等）、碱性水注入、新式注入碳手段和原生/次生碳酸盐溶解过程。法科宇等（2018）研究碳酸盐结核形成过程，对探索“荒漠土壤吸收的碳可能矿化为碳酸盐”具有借鉴意义。综合已有研究，表明高EC土壤具有吸收CO2的潜力，与本文培养实验的结果一致。图3 土壤CO2累积吸收量和土壤EC的关系
图2 不同EC水平土壤CO2累积吸收量土壤吸收的CO2可能经过漫长的时间形成碳酸盐，固存在土壤中，CO2“矿化作用”可能是地球表层岩石与土壤固存CO2的一个缩影。因此，碳酸盐对盐碱土壤碳汇效应的研究将是土壤碳汇研究的一个重要方向。刘再华（2001）将土壤CO2通量分为土壤有机CO2通量和无机CO2通量，土壤微生物能够分泌胞外碳酸酐酶（CA）并催化CO2和之间的可逆转换：CO2+H2O→+H+，使其反应速率提高109倍，转化数高达104—106倍，为生物作用在全球碳循环中“碳失汇”重新评价提供了理论依据。关于盐碱土壤微生物能否分泌胞外碳酸酐酶并催化CO2和之间的逆转，以及不同EC环境微生物特征还需要更深层次的微生物实验探究。杨文柱等（2019）研究盐碱土壤温室气体占比数据的精确估算还需要更多实验数据加以验证。合理调控土壤盐含量，提高农业盐碱土壤CO2累积吸收的有效措施，对丰富碳循环理论与节能减排规划都具有特殊意义。
【参考文献】：
期刊论文
[1]内蒙古河套灌区不同盐碱程度土壤CH4吸收规律[J]. 杨文柱,焦燕,杨铭德,温慧洋. 环境科学. 2019(04)
[2]荒漠地区大气—土壤的碳交换过程[J]. 法科宇,雷光春,张宇清,刘加彬. 地球科学进展. 2018(05)
[3]不同盐碱程度土壤氧化亚氮（N2O）排放途径的研究[J]. 温慧洋,焦燕,杨铭德,白曙光,谷鹏. 农业环境科学学报. 2016(10)
[4]重新被“激活”的土壤无机碳研究[J]. 李彦,王玉刚,唐立松. 土壤学报. 2016(04)
[5]天津市西青区土壤含盐量与电导率关系分析[J]. 王境坤. 吉林水利. 2015(09)
[6]IPCC第五次评估报告第一工作组主要结论对《联合国气候变化框架公约》进程的影响分析[J]. 张晓华,高云,祁悦,傅莎. 气候变化研究进展. 2014(01)
[7]盐碱土土壤无机CO2通量与土壤盐碱属性的关系[J]. 王忠媛,谢江波,王玉刚,李彦. 生态学杂志. 2013(10)
[8]内蒙古河套灌区土壤盐渍化成因研究[J]. 刘秉旺,张茂盛,陈龙生,侯俊玲. 西部资源. 2012(03)
[9]中国盐渍土研究的发展历程与展望[J]. 杨劲松. 土壤学报. 2008(05)
[10]碳酸酐酶对碳酸盐岩溶解的催化作用及其在大气CO2沉降中的意义[J]. 刘再华. 地球学报. 2001(05)
本文编号：3443158
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