中國幾個氣候帶不同生態(tài)系統(tǒng)土壤有機碳分解動態(tài)及其通用模型探索.pdf

1、本文以三庫一級動力學(Csoct=Cae-ka×t+ Cs×e-ks×t+Cr×e-kr×t)為理論基礎，通過土壤樣品的實驗室培養(yǎng)，運用SAS9.0的非線性過程進行數(shù)據(jù)分析研究土壤有機碳分解動態(tài)和其碳庫大小及分配，并結(jié)合土壤基本理化性質(zhì)探索土壤有機碳分解動態(tài)通用模式：kc=α×{1+[6×(t/C)d-1]/et/c}，其中a、b、c、d為待定參數(shù)。研究區(qū)域主要以氣候帶和生態(tài)系統(tǒng)劃分，包括：濕潤亞熱帶草地生態(tài)系統(tǒng)、濕潤溫帶草地生態(tài)系統(tǒng)、

2、濕潤溫帶森林生態(tài)系統(tǒng)、濕潤亞熱帶森林生態(tài)系統(tǒng)、干旱溫帶森林生態(tài)系統(tǒng)和濕潤亞熱帶農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)。 結(jié)果表明：土壤有機碳分解均呈現(xiàn)出前期快速分解(0-30天)和后期穩(wěn)定分解兩個階段?？焖俜纸馄谕寥烙袡C碳分解量占整個培養(yǎng)時間分解量的30％～50％。土壤類型對表層土壤有機碳分解動態(tài)影響為：濕潤亞熱帶草地生態(tài)系統(tǒng)黃壤＞紅壤；濕潤溫帶地區(qū)草地生態(tài)系統(tǒng)亞高山灌叢草原土＞高山草甸土＞山地栗鈣土＞山地粗骨栗鈣土)灰鈣土；濕潤亞熱帶灌木林生態(tài)系統(tǒng)石灰

3、巖土＞黃壤＞紅壤＞黃棕壤；濕潤溫帶樺樹林生態(tài)系統(tǒng)沼澤土＞白漿土＞腐殖質(zhì)火山灰土；濕潤溫帶常綠針葉林森林灰褐土＞暗棕壤＞亞高山草原土；溫帶干旱地區(qū)紅柳林生態(tài)系統(tǒng)砂壤土＞砂土；濕潤亞熱帶地區(qū)花生地生態(tài)系統(tǒng)紅粘土紅壤＞紅砂巖類紅壤；濕潤亞熱帶地區(qū)水稻田生態(tài)系統(tǒng)潛育黃泥田≈潴育黃泥田＞淹育黃泥田＞漂洗黃泥田。濕潤亞熱帶森林生態(tài)系統(tǒng)中植被類型對表層土壤有機碳分解動態(tài)影響為：紅壤針闊混交林＞針葉林＞灌木林＞常綠闊葉林；黃壤灌木林＞常綠闊葉林＞針葉林

4、；黃棕壤表層針闊混交林＞灌木林。在森林生態(tài)系統(tǒng)林齡對表層土壤有機碳分解的影響需要上百年時間才能表現(xiàn)出差異：濕潤溫帶成年云杉林＞原始云杉林；農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)幾十年耕作時間就能對表層土壤有機碳分解產(chǎn)生明顯差異：耕作0年和耕作5年的玉米地無明顯差異，均顯著大于耕作30年玉米地。從垂直尺度看絕大多數(shù)研究樣點是表層土壤有機碳分解速率大于心土層和底層。 土壤活性有機碳含量為0.033 g/kg-1.731 g/kg，比例為0.45％-42.12

5、％，其周轉(zhuǎn)時間為4天到161天；緩效性有機碳含量取值較寬，為0.083 g/kg-64.082g/kg，占總有機碳的比例為5.38％-81.68％，其周轉(zhuǎn)時間為1年到161年；惰效性碳含量為0.407 g/kg-70.910 g/kg，占總有機碳的比例為17.100％-77.320％。由于土壤類型、生態(tài)環(huán)境、土地利用方式、氣候條件和垂直分布等因素的影響，但不同生態(tài)系統(tǒng)之間各分庫所占比例及周轉(zhuǎn)時間有所不同。從不同生態(tài)系統(tǒng)碳庫比例差異可知：

6、頻繁耕作降低土壤固碳能力；缺水狀態(tài)不利于土壤有機碳固定；溫帶氣候更有利于有機碳固定；濕潤溫帶草地生態(tài)系統(tǒng)是很好的固碳系統(tǒng)。 運用SAS9.0的非線性過程擬和研究區(qū)土壤有機碳分解動態(tài)通用模型各參數(shù)。擬和分解曲線與實測曲線具有很好的一致性。將參數(shù)a、b、c、d與土壤理化參數(shù)(包括土壤總有機碳含量、惰性碳含量、非惰性碳含量、PH、土壤粘粒含量、土壤水分含量和土壤容重)進行相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)：參數(shù)a與土壤總有機碳含量顯著正相關(guān)(R2=0.7

7、06)，與土壤水分含量中度正相關(guān)(R2=0.413)：參數(shù)b與土壤粘粒中度正相關(guān)(R2=0.476)，與PH中度負相關(guān)(R2=-0.415)；參數(shù)c與土壤容重中度正相關(guān)( R2=0.428)，與土壤粘粒輕度負相關(guān)(R2=-0.269)；參數(shù)d與土壤總有機碳(R2=-0.363)和非惰性碳均輕度負相關(guān)(R2=-0.371)，同時參數(shù)c的取值在一定程度上影響d的取值(R2=-0.37453)。用各參數(shù)的相關(guān)因子表達參數(shù)擬和曲線，得到關(guān)于a、