典型黑土区农田土壤有机碳库组分特征及分解曲线拟合
摘要
我国东北黑土面积约为5.9×106 hm2(全国土壤普查办公室,1998),是重要的土壤有机碳库.黑土有机碳含量由未开垦前的60~80gkg-1下降至开垦后的10~30gkg-1,黑土腐殖质层厚度也由60~70cm下降至20cm(王建国等,1997),开垦和耕作对SOC含量造成显著影响.黑土有机碳库由于有机质的形成量小于矿化量,整体仍处于亏缺状态,是大气CO2的重要碳源,也是潜在的巨大碳汇(Yuetal,2009).针对典型黑土案例区进行碳库动态研究对我国减缓CO2排放和农业可持续发展意义重大. 2010年所有土类活性碳、缓效性碳和惰性碳的含量均随剖面深度增加而下降,从表层到底层三库组分分别下降了82.3%,76.4%和82.1%,与总有机碳的变化具有一致性。不同土壤类型间活性碳含量在表层土差异最大,随着深度的增加,外界环境对活性碳影响逐渐减弱,活性碳含量的差异逐渐减小。沼泽土的总有机碳及三库组分含量均高于其它土壤类型。 有机碳前期分解速率快,30天后逐渐缓慢和趋于稳定,随着深度的增加,分解速率不断降低。分解速率的最大值一般出现在培养实验的前3天,前30天的累积分解量平均占到了整个培养周期的60.9%。不同土类间分解速率的差异主要体现在前期,前期分解速率最大值从大到小依次为沼泽土、黑土、草甸土、暗棕壤。 幂函数模型、对数函数模型对有机碳分解曲线的模拟效果优于指数函数模型,当RZ>0.7时,幂函数模型能够模拟92.5%的分解曲线,对数函数模型能够模拟94.4%的分解曲线,而指数函数模型只能模拟3.7%的分解曲线。当RZ>0.9时,幂函数仍然能够模拟85.9%的分解曲线,优于对数函数模型的61.7%.幂函数模型对首日分解速率未达到最大值的样点的模拟能力较弱,对数函数模型对活性碳含量占总有机碳比例较低的样点的模拟能力较弱。