【理学论文】内蒙古典型草原土壤有机碳研究与周转速率估算

 　土壤是陆地生态系统最大的碳库之一，对土壤碳库与大气碳库之间交换通量的估计是陆地生态系统碳循环中不确定性最大的部分，因此有必要对土壤有机碳（SOC）的周转进行深入研究。碳同位素是了解中长时间尺度土壤有机碳循环的有效工具，本文利用稳定和放射性碳同位素，对内蒙古典型草原区地带性植被大针茅草原和羊草草原对应的浅层土壤（）有机碳周转进行估计和对比，并对羊草草原深层土壤（20 cm-100 cm）有机碳的周转时间进行估算。
　　土壤有机碳（SOC）库是陆地生态系统最重要的碳库之一，在全球碳循环中起到重要作用。
　　土壤有机碳的周转对气候、植被类型和土地利用方式等因素十分敏感。在气候变化背景下，对全球和中国碳通量的估计中，土壤的碳通量是最大的不确定性来源之一（Piao et al., 2009）。
　　目前的研究对土壤碳与大气的通量大小及控制机制了解尚不充分，而计算与预测土壤碳与大气的交换通量有必要要首先对土壤碳的周转进行估算。
　　草地是最重要的陆地生态系统类型之一，同时也是目前受人类活动影响最为严重的区域。
　　各种类型的草地占地球表面土地总面积的1/4-1/3（李凌浩，陈佐忠， 1998），在中国达到国土面积的41.7%（Fan et al., 2008）。中国温带典型草原的SOC密度为8.0±0.8 kg Cm，与全国平均土壤碳密度8.01kgCm相近（Wuetal.,2003）。
　　近年来，利用碳同位素对SOC周转进行研究成为一种研究十年到百年尺度碳周转的有效手段。本文选取了位于内蒙古锡林浩特草原的中国科学院草原生态系统定位研究站，对该地区的土壤有机碳周转进行研究。为了从整体上对区域的SOC周转状况进行了解，有必要对不同植物群落对应土壤与不同深度土壤的有机碳周转时间进行估计和对比。
　　在地区最典型的两种植物群落- - 大针茅（Stipagrandis）群落和羊草（Leymuschinensis）群落对应土壤的表层20cm进行采样。为了对照两种植被不同的根系分布特点，将土壤按照、10-20cm分层。为了区分土壤有机碳中具有不同周转速率的若干子碳库，本研究采用和2.0gcm的重液将土壤分为3个组分，对SOC全样和密度组分分别进行测定和计算。
　　由于土壤的空间异质性较强，为了具有代表性和方便进行统计检验，每个样地随机地选择了个0-20cm的剖面。
　　温带草原土壤表层0-30cm的土壤有机碳贮存量不足0-100cm贮存量的，有必要对该区域深层（20cm以下）贮存的大量土壤有机碳周转的性质进行研究。为此在羊草样地中选取了一个深度为100cm的土壤剖面进行稳定碳同位素和放射性碳同位素测量，对深层土壤有机碳周转时间进行了估算。
　　土壤有机碳始终是土壤研究中的重要课题。近十年来，对土壤有机碳的关注焦点从土壤养分转向碳循环对全球变化的影响和响应，全球碳平衡研究中的核心问题"失踪碳汇"（）问题（即地球表层系统碳的吸收和释放没有达到平衡，存在1.6-1.8Pgyr-1的碳失汇），目前基本公认由对温带土壤碳汇估计不准造成（Fangetal.,2001）。目前土壤对于大气来说是源还是汇？土壤有机碳对气候变化的总体效应是正反馈还是负反馈？这是目前土壤碳循环研究需要解答的问题。