丹江口库区不同土地利用下土壤碳氮含量及其同位素值的变化

• 作 者: 曾伟斌
• 机 构: 中国科学院大学
• 出 处: 中国科学院研究生院 中国科学院大学
• 发表日期: 2012年期
• 关键词: 土地利用 土壤有机碳 碳氮同位素 根系生物量 物理分馏法

土地利用是人类干预土壤质量最重要、最直接的活动。研究表明，在气候和土壤等其它自然条件基本相同的条件下，土地利用方式对土壤碳氮的含量具有很大的影响。此外，土地利用变化还会影响不同粒径土壤颗粒之间的转化和再分布，而土壤有机碳和全氮含量的变化在不同粒径土壤中对土地利用变化的响应也会有所差异。土壤有机质稳定碳氮同位素组成(δ13C和δ15N值)能有效地阐明土壤有机碳和全氮的迁移与转化以及评估土壤有机质分解程度，是研究土壤碳氮循环的有力工具。丹江口库区作为我国南水北调中线工程的水源地，其库区内土地利用变化对区域碳氮循环的潜在影响应备受关注。　　
本研究应用土壤物理分馏方法和同位素技术，对丹江口库区清塘河小流域林地、灌木地和农田的土壤颗粒组成(>2mm，0.25～2mm，0.053～0.25mm和<0.053mm)和其有机碳、全氮含量以及碳氮同位素值进行了研究，并测定了不同土地利用下根系生物量(0～30cm)和凋落物量及其碳氮同位素值。结果表明：根系生物量和凋落物量均是林地>灌木地>农田，凋落物量均高于根系生物量。不同土地利用下土壤颗粒组成，有机碳和全氮含量，以及碳氮同位素值均有明显差异。土壤总有机碳和总有机氮含量在0～10cm土层均要高于10～30cm的土层。不同粒径的土壤颗粒含量存在差异，其中以<0.053mm粒径土壤颗粒的含量最小，林地和灌木地在0～10cm土层>2mm粒径中土壤所占的百分比显著高于农田(p<0.05)，在0.053～0.25mm粒径中则显著低于农田(p<0.05)。林地和灌木地土壤有机碳含量在0～10cm土层0.25～2mm和<0.053mm粒径中显著高于农田(p<0.05)。灌木地土壤全氮含量在0～10cm土层>2mm，0.25～2mm和<0.053mm粒径，以及10～30cm土层>2mm粒径中显著高于林地和农田(p<0.05)。同位素分析显示，三种土地利用下土壤的δ13C和δ15N值在各粒径中大小顺序均为：农田>灌木地>林地，它们的差值均随着粒径变小而呈减少趋势。　　
研究结果显示，土地利用类型的变化会改变植物碳的输入和土壤分解速率，进而会影响到土壤颗粒组成、土壤碳氮含量及其同位素值的变化。